Biotecnología Vegetal

Obtención de perfiles genéticos de plantas de Stevia rebaudiana Bertoni propagadas mediante cultivo in vitro y corte de esquejes

RESUMEN Stevia rebaudiana Bertoni es una especie reconocida a nivel mundial por sus propiedades medicinales. El objetivo de este trabajo fue obtener perfiles genéticos de plantas cultivadas in vitro y otras propagadas mediante corte de esquejes para detectar polimorfismos genéticos. Para ello, primero se evaluaron dos protocolos de extracción de ADN, ambos con modificaciones. Las muestras purificadas se utilizaron para la amplificación aleatoria de ADN polimórfico con seis pares de cebadores. A partir de los patrones de bandas, se confeccionó una matriz de datos y se calculó la similitud y la distancia genética entre ambos grupos de plantas. Solo fue posible obtener ADN genómico cuando se aplicó el protocolo propuesto por Doyle y Doyle con modificaciones. De los seis cebadores empleados, solo uno fue efectivo para la amplificación de segmentos de ADN de esta especie. El protocolo de purificación propuesto es rápido, simple y eficiente. Se recomienda para la extracción de muestras ADN en la especie. Estas pueden ser empleadas en la implementación de otras técnicas para el estudio de la variabilidad genética y la detección de variaciones somaclonales en S. rebaudiana.

ABSTRACT Stevia rebaudiana Bertoni is worldwide known for its medicinal properties. The objective of this work was to obtain genetic profiles of in vitro grown plants or propagated by cuttings to detect genetic polymorphisms. For this, two DNA extraction protocols were first evaluated, both with modifications. The purified samples were used for random amplification of polymorphic DNA with six pairs of primers. A matrix of data was made from the band patterns. The similarity and genetic distance between both groups of plants were calculated. Genomic DNA was obtained only when the modified protocol proposed by Doyle and Doyle was applied. One of the six primers used was effective for the amplification of DNA segments. In this work, we provide a fast, simple and efficient DNA purification protocol for S. rebaudiana leaf samples. This might be applied for the study of genetic variability and the detection of somaclonal variations using other PCR-based techniques.

Trichoderma: su potencial en el desarrollo sostenible de la agricultura

RESUMEN La producción sostenible de alimentos sin afectar el medio ambiente es un reto para la sociedad actual que impone transformar los sistemas convencionales de explotación agraria a agroecológicos en las formas productivas. En este sentido, la utilización de microorganismos para el control de plagas y enfermedades, constituye una alternativa viable para lograr aumentos significativos en los rendimientos, calidad de los cultivos y reducir el impacto negativo de los agroquímicos en el medio ambiente. Trichoderma se considera uno de los antagonistas de hongos fitopatógenos más utilizado en la agricultura moderna. En este artículo se resumen algunos aspectos teóricos y prácticos de los múltiples beneficios que aportan las especies de Trichoderma lo cual ha hecho posible la elaboración de formulados mediante técnicas biotecnológicas y su aplicación en el desarrollo de la agricultura sostenible.

ABSTRACT The sustainable production of food without affecting the environment is nowadays a society challenge that requires transforming the conventional systems of agricultural exploitation to agroecological in the productive forms. In this sense, the use of microorganisms for pests and diseases control constitutes a viable alternative to achieve significant increases yields, quality of the crops and reduce the negative impact of agrochemicals on the environment. Trichoderma is considered one of the most common fungal phytopathogenic antagonists in modern sustainable agriculture. This paper summarizes some theoretical and practical aspects of the multiple benefits provided by the species of Trichoderma spp. Therefore, this has made possible the development of formulation through plant biotechnology and its application in the development of sustainable agriculture.

Caracterización histológica de la respuesta de caña de azúcar a la infección por Puccinia kuehnii

RESUMEN La roya naranja de la caña de azúcar, causada por Puccinia kuehnii (W. Krüger) E.J. Butler, es una de las principales enfermedades que afectan la producción de caña de azúcar (Saccharum spp.) a nivel mundial. Este trabajo tuvo como objetivo caracterizar por histología el desarrollo de P. kuehnii en hojas y la respuesta de los cultivares a la enfermedad. Se seleccionaron cuatro cultivares con diferentes grados de respuesta a la infección, los que fueron inoculados en casa de cultivo. Se realizaron estudios por microscopía en fragmentos de hojas de plantas a los 5 y 15 días posteriores a la inoculación. Se demostró que el desarrollo de las estructuras del hongo previas la penetración del tejido foliar son similares en todos los cultivares, con independencia del tipo de respuesta de la planta. Se encontró que el cultivar con grado 1 presenta una respuesta similar a la respuesta hipersensible, mientras que el grado 2 hace suponer una resistencia a partir de la contribución cuantitativa de varios genes. Los resultados son un aporte al entendimiento de las bases genéticas de la resistencia de la caña de azúcar a la roya naranja.

ABSTRACT Sugarcane orange rust, caused by Puccinia kuehnii (W. Krüger) EJ Butler, is one of the major diseases impacting sugarcane (Saccharum spp.) production worldwide. The objective of this work was to characterize by histology the development of P. kuehnii in leaves and the response of the cultivars to the disease. Four cultures with different degrees of infection response were inoculated in greenhouse. Microscopy studies were performed in leaf fragments of plants at 5 and 15 days after inoculation. It was shown that the development of fungus structures, prior to foliar tissue penetration, are similar in all cultivars regardless of the type of plant response. It was found that cultivar with grade 1 developed response similar to the hypersensitive response, while grade 2 suggests resistance based on the quantitative contribution of several genes. The results are a contribution towards understanding the genetic basis of orange rust resistance in sugarcane.

Multiplicación in vitro de Macleania rupestris (Kunth) A.C. Sm. (Ericaceae)

RESUMEN Macleania rupestris (Kunth) A.C. Smith (Ericaceae) es una planta originaria de los Andes, que produce frutos comestibles con gran potencial alimenticio y comercial. Se han establecido in vitro plantas de M. rupestris a partir de semillas de frutos maduros y para incrementar su número se requiere definir las condiciones de su multiplicación. El objetivo de la investigación fue determinar el efecto de zeatina y kinetina para multiplicar in vitro plantas de M. rupestris. Como medio de cultivo basal se utilizó Woody Plant (WP). Los tratamientos incluyeron el medio de cultivo CIRGEBB (WP+zeatina 0.5 mg l-1), A (WP+kinetina 0.5 mg l-1), B (WP+kinetina 1.0 mg l-1) y WP como control. Las variables evaluadas fueron altura del explante (cm), número de brotes y número de hojas, a los 60 y 120 días de cultivo. Tanto el uso de zeatina como kinetina en el medio de cultivo WP permiten la multiplicación in vitro de M. rupestris. Sin embargo, la adición de zeatina favorece el desarrollo de las plantas con características fenotípicas adecuadas para la micropropagación. Atendiendo a los resultados se propone utilizar el medio de cultivo A (WP+kinetina 0.5 mg l-1).

ABSTRACT Macleania rupestris (Kunth) A.C. Smith (Ericaceae) is a plant native to the Andes, which produces edible fruits with great food and commercial potential. M. rupestris plants have been in vitro established from seeds of ripe fruits and to increase their number it is necessary to define the conditions of their multiplication. The objective of the investigation was to determine the effect of zeatin and kinetin to in vitro multiply M. rupestris plants. As a basal culture medium, Woody Plant (WP) was used. Treatments included the CIRGEBB culture medium (WP + 0.5 mg l-1 zeatin), A (WP + 0.5 mg l-1 kinetin), B (WP + 1.0 mg l-1 kinetin) and WP as control. The variables evaluated were explant height (cm), number of shoots and number of leaves, at 60 and 120 days of culture. The use of zeatin and kinetin in the WP culture medium allow in vitro multiplication of M. rupestris. However, the addition of zeatin favors the development of plants with phenotypic characteristics suitable for micropropagation. Based on the results, it is proposed to use the culture medium A (WP + 0.5 mg l-1 kinetin).

Callogénesis en cultivares híbridos de Cocos nucifera L. mediante cultivo in vitro de inflorescencias inmaduras

RESUMEN En Colombia, el cultivo de cocotero (Cocos nucifera L.) está centralizado en el Litoral Pacífico y presenta limitantes productivas. Una alternativa para mejorar la producción es el empleo de cultivares híbridos. Sin embargo, se requieren metodologías eficientes para su propagación masiva. El objetivo de este estudio fue inducir la formación de callos con estructuras embriogénicas a partir del cultivo in vitro de inflorescencias inmaduras en cultivares híbridos de cocotero. Se evaluaron tres estados de desarrollo de inflorescencias inmaduras, las cuales se colocaron en medio de cultivo CRI 72 con 100, 200 y 300 μM de ácido 2,4-diclorofenoxiacético y carbón activado (1.0 y 2.5 g) para promover la formación de callos con estructuras embriogénicas. Se encontró que la concentración ácido 2,4-diclorofenoxiacético y el estado de desarrollo del explante son esenciales para la formación de este tipo de estructuras. Se evidenció que las anteras son explantes no aptos para la formación de callos con estructuras embriogénicas, mientras que los ovarios inmaduros mostraron potencial para la propagación clonal de cultivares híbridos de cocotero.

ABSTRACT In Colombia, coconut palm cultivation (Cocos nucifera L.) is centralized in the Pacific Coast and has productive limitations. An alternative to improve production is the use of hybrid cultivars. However, efficient methodologies are required for mass propagation. The objective of this study was to induce the formation of calluses with embryogenic structures from the in vitro culture of immature inflorescences in hybrid coconut palm cultivars. Three stages of development of immature inflorescences were evaluated, which were placed in CRI 72 culture medium with 100, 200 and 300 μM of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and activated carbon (1.0 and 2.5 g) to promote callus formation with embryogenic structures It was found that the 2,4-dichlorophenoxyacetic acid concentration and the development status of the explant are essential for the formation of such structures. It was shown that anthers are explants not suitable for callus formation with embryogenic structures, while immature ovaries showed potential for clonal propagation of coconut palm hybrid cultivars.

Cepas bacterianas nativas con actividades promotoras del crecimiento vegetal aisladas de la rizósfera de Coffea spp. en Pichanaqui, Perú

RESUMEN El deterioro del suelo y la demanda de café orgánico, hace necesario la búsqueda de alternativas para mejorar su productividad y calidad, por lo que el objetivo de la investigación fue seleccionar cepas bacterianas nativas de la rizosfera de plantas de cafeto con actividad in vitro de promoción del crecimiento vegetal. Se aislaron bacterias a partir de la rizósfera de cultivos cafetaleros del distrito de Pichanaqui, Provincia de Chanchamayo, Junín, Perú. De las cepas obtenidas se determinó in vitro la actividad promotora del crecimiento vegetal a través de ensayos de fijación de N2 atmosférico, solubilización de fosfatos y producción de ácido indol acético. Las cepas de mejores resultados se identificaron molecularmente a través del gen 16S rRNA. Se seleccionaron 12 cepas bacterianas. Todas las cepas fijaron N2 atmosférico, el 83.3% produjo AIA y el 75% solubilizó fosfatos. Se identificó la presencia de tres géneros: Azospirillum, Pseudomonas y Burkholderia. Varias de las cepas poseen más de una actividad de promoción del crecimiento vegetal. En especial Azospirillum amazonense 1I (fijación neta de nitrógeno 2.05 mg l-1, producción de AIA 66.03 μg ml-1 y solubilizaión de fosfatos). Esto las convierte en potenciales biofertilizantes para el cultivo del cafeto (Coffea spp.).

ABSTRACT The deterioration of the soil and the demand for organic coffee, makes it necessary to find alternatives to improve its productivity and quality, so the objective of the research was to select native bacterial strains from coffee plants rhizosphere with plant growth promotion activities. Bacteria were isolated from the rhizosphere of coffee crops in the Pichanaqui district, Chanchamayo Province, Junín, Peru. The plant growth promotion activities were in vitro determined for strains obtained through tests of atmospheric N2 fixation, phosphate solubilization and indole acetic acid (IAA) production. The best-performing strains were molecularly identified through the 16S rRNA gene. Twelve bacterial strains were selected. All strains fixed atmospheric N2, 83.3% produced IAA and 75% solubilized phosphates. The presence of three genera was identified: Azospirillum, Pseudomonas and Burkholderia. Several strains have more than one activity to promote plant growth. Especially, Azospirillum amazonense 1I (net nitrogen fixation 2.05 mg l-1, 66.03 μg ml-1 IAA production and phosphate solubilization). This makes them potential biofertilizers for the coffee crop (Coffea spp.).

Multiplicación in vitro de Zingiber officinale Roscoe cv. ‘Gran Caimán’ en Sistema de Inmersión Temporal

RESUMEN El jengibre (Zingiber officinale Roscoe) es una planta de gran interés por sus propiedades y usos. Aunque se ha propagado in vitro en medios de cultivo semisólidos, el empleo de Sistemas de inmersión Temporal (SIT) podría ser una alternativa para incrementar el número de plantas. La investigación tuvo como objetivo multiplicar Z. officinale en SIT. Se ejecutaron cuatro experimentos con los que se seleccionaron el tiempo de inmersión (5, 10 y 15 minutos), la frecuencia de inmersión (cuatro inmersiones cada tres horas, dos inmersiones cada 12 horas y una inmersión cada 24 horas), el volumen de medio de cultivo por explante (30, 40 y 50 ml) y una comparación del sistema SIT, con el método convencional de propagación en medio de cultivo semisólido. Se comprobó que el tiempo de inmersión no influyó sobre las variables evaluadas. Con inmersiones cada seis horas (cuatro inmersiones al día) se obtuvo el mayor coeficiente de multiplicación, longitud de los brotes y número de raíces. Con 20 ml de medio de cultivo por explante las plantas se observaron cloróticas y no se encontraron diferencias significativas entre 40 y 60 ml. La utilización de SIT con un tiempo de inmersión de 5 minutos, una frecuencia de inmersión cada 6 horas y un volumen de medio de cultivo de 40 ml/explante, superó la respuesta obtenida de brotes de jengibre cultivados en medio de cultivo semisólido. El empleo de SIT para la multiplicación in vitro de Zingiber officinale Roscoe cv. ‘Gran Caimán’ incrementa el coeficiente de multiplicación y mejora las características de las plantas obtenidas. Se recomienda su uso como alternativa para propagar este cultivar seleccionado por productores del cantón de Guatuso, Alajuela, Costa Rica.

ABSTRACT Ginger (Zingiber officinale Roscoe) is a plant of great interest for its properties and uses. Although it has been in vitro propagated in semi-solid culture media, the use of Temporary Immersion Systems (TIS) could be an alternative to increase the number of plants. The research aimed to multiply Z. officinale in TIS. Four experiments were carried out for selecting the immersion time (5, 10 and 15 minutes), the immersion frequency (four immersions every three hours, two every 12 hours and one every 24 hours), the volume of medium culture by explant (30, 40 and 50 ml) and a comparison of the TIS system, with the conventional method of propagation in semi-solid culture medium. It was found that the immersion time did not influence the evaluated variables. With immersions every six hours (four per day) the highest multiplication coefficient, shoot length and number of roots were obtained. With 20 ml of culture medium per explant, the plants were observed chlorotic and no significant differences were found between 40 and 60 ml. The use of TIS with an immersion time of 5 minutes, an immersion frequency every 6 hours and a volume of culture medium of 40 ml / explant, improved the response obtained from ginger shoots grown in semi-solid culture medium. The use of SIT for in vitro multiplication of Zingiber officinale Roscoe cv. ‘Grand Cayman’ increases the multiplication coefficient and improves the characteristics of the plants obtained. Its use is recommended as an alternative to propagate this cultivar selected by producers from the canton of Guatuso, Alajuela, Costa Rica.

Selección de cultivares de caña de azúcar estables y productivos en la compañía azucarera La Estrella

RESUMEN La evaluación de la respuesta cultivares de caña de azúcar (Saccharum spp.) en diferentes ambientes es una práctica común para seleccionar los de mayor producción. El trabajo tuvo como objetivo seleccionar cultivares estables y productivos con fines comerciales. Se emplearon 17 cultivares de diferente origen geográfico en la compañía azucarera La Estrella S.A. de la República de Panamá. La evaluación se realizó en la cepa de primer retoño en tres localidades, mediante las variables t caña ha-1, porcentaje de pol en caña y t pol. ha-1. Se realizaron análisis de varianza de clasificación doble de efectos aleatorios para estimar la contribución de los factores y sus interacciones a la variación fenotípica total. Se emplearon los modelos AMMI para determinar la estabilidad y adaptabilidad de los cultivares. También se calcularon la heredabilidad en sentido amplio, el Coeficiente Genético de Variación (CGV) y los errores estándares. Los resultados expresaron la existencia de interacción genotipo-ambiente en las localidades estudiadas, se cuantificó una alta contribución ambiental a la varianza fenotípica total para los caracteres t caña y pol ha-1, que osciló entre el 56.5 y 58.44%. Para el porcentaje de pol en caña el aporte de esta interacción fue 56.67%. Los cultivares mostraron una respuesta diferencial en las diferentes condiciones ambientales. Los que resultaron estables y adaptados integralmente a las condiciones edafoclimáticas fueron ‘B74125’ (control), ‘C89-147’, ‘C90-469’, ‘CTC12-128’ y ‘CP01-2459’ y se recomiendan para su validación en áreas comerciales.

ABSTRACT The evaluation of the sugarcane cultivars response (Saccharum spp.) in different environments is a common practice to select those with the highest production. The objective of the work was to select stable and productive cultivars for commercial purposes. Seventeen cultivars of different geographical origin were used in the sugar company La Estrella S.A. of the Republic of Panama. The evaluation was carried out in the first sprout of the stump in three locations, using the variables t cane ha-1, percentage of pol in cane and t pol ha-1. Double classification variance analyzes of random effects were performed to estimate the contribution of the factors and their interactions to the total phenotypic variation. AMMI models were used to determine the stability and adaptability of cultivars. Inheritance in a broad sense, the Genetic Coefficient of Variation (CGV) and standard errors were also calculated. The results expressed the existence of genotype-environment interaction in the locations studied, a high environmental contribution was quantified to the total phenotypic variance for the characters t cane and pol ha-1, which ranged between 56.5 and 58.44%. For the percentage of pol in cane the contribution of this interaction was 56.67%. The cultivars showed a differential response in the different environmental conditions. Those that were stable and fully adapted to the soil and climate conditions were 'B74125' (control), 'C89-147', 'C90-469', 'CTC12-128' and 'CP01-2459' and those are recommended for validation in areas commercial