Biotecnología Vegetal

Plant growth regulators in horticulture: practices and perspectives

ABSTRACT The plant growth regulators (PGRs) modulate plant growth and development and mediate responses to both biotic and abiotic stresses. This paper aims to expose, reflect and discuss about the practical use of PGRs in horticulture and their perspectives. The PGRs are used commercially in agriculture. Besides, in plant tissue culture is traditional practice and have relevant importance. The approach of the application of PGRs in horticulture shows good results. However, it needs more studies, discussions on the subject, which leads to conclude that it use in horticultural plants can be a challenge for all that act in the area, presenting practical advantages and favorable perspectives for future use.

RESUMEN Los reguladores del crecimiento de las plantas (PGR) modulan el crecimiento y el desarrollo de las plantas y median las respuestas a los estreses bióticos y abióticos. Este documento pretende exponer, reflexionar y debatir sobre el uso práctico de los PGR en horticultura y sus perspectivas. Los PGR se utilizan comercialmente en la agricultura. Además, en el cultivo de tejidos vegetales es práctica tradicional y tienen importancia relevante. El enfoque de la aplicación de PGRs en horticultura muestra buenos resultados. Sin embargo, necesita más estudios, discusiones sobre el tema, lo que lleva a concluir que su uso en plantas hortícolas puede ser un desafío para todos los que actúan en el área, con ventajas prácticas y perspectivas favorables para el uso futuro.

Potato purple top, lethal wilt of oil palm, and papaya twisted neck syndrome: Phytoplasma-associated diseases in Ecuador

ABSTRACT Phytoplasma are wall-less bacteria limited to the phloem vessels in higher plants. Diseases associated with phytoplasma, in the past, have not been a serious problem in Ecuador. Nevertheless, for climate change effects, their importance has been increasing suddenly. This research was focused on the detection of phytoplasma using nested Polymerase Chain Reaction (PCR), in potato (Solanum tuberosum L.), oil palm (Elaeis guineensis), and papaya (Carica papaya L.) plants. Phytoplasma-specific PCR amplifications were generated by nested PCR in 50% samples of Twisted neck syndrome in papaya, 38% potato samples showing Purple top symptoms, and in all the samples showing symptoms of Lethal wilt of oil palm. A continual increase in the incidence of Potato purple top was observed, and there is a high risk of contamination in the southern production zones of the country. In potato, results of this study are more closely related to Candidatus Phytoplasma subgroup 16SrI. Lethal wilt continues to be a major threat to oil palm production. In papaya, members of the group 16SrXIII-E produce a disease similar as reported in this study.

RESUMEN Los fitoplasmas son bacterias sin pared celular limitadas al floema en plantas superiores. Las enfermedades asociadas a fitoplasmas, en el pasado, han sido poco frecuentes y severas en el Ecuador. Sin embargo, por efectos del cambio climático, su importancia se ha incrementado en un corto tiempo. Esta investigación tuvo el objetivo de detectar fitoplasmas mediante la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) anidada, en plantas de papa (Solanum tuberosum), palma aceitera (Elaeis guineensis) y papaya (Carica papaya). Amplicones del tamaño esperado para fitoplasma fueron obtenidos en el 50% de las muestras con síndrome de cuello virado de la papaya, 38% de plantas con sintomatología de punta morada de la papa y todas las muestras con marchitez letal de la palma aceitera. Punta morada ha ido incrementándose en incidencia y severidad, y existe alto riesgo de contaminación de la enfermedad en zonas de producción de semilla al centro-sur del país. En papa los resultados de este estudio están relacionados con Candidatus Phytoplasma sp. subgrupo 16SrI. La Marchitez Letal continúa siendo una seria amenaza para el cultivo de palma aceitera. En papaya, miembros del 16SrXIII-E producen sintomatología similar a la informada en el presente trabajo.

Effect of selenite and inulin on the Capsicum annuum L. - Phytophthora capsici interaction in greenhouse

RESUMEN Capsicum annuum L. es un cultivo de gran importancia económica en México y es severamente afectado por la marchitez ocasionada por Phytophthora capsici. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto del selenito e inulina sobre la incidencia de Phytophthora capsici y el crecimiento de las plantas de chile serrano (Capsicum annuum L.) en invernadero. Plántulas de 30 días después de la siembra se trataron dos veces con selenito (100 µM) (Se+PHC) o inulina (200 µM) (I+PHC) por aplicación a la base de las plantas: 10 días antes y al momento de la inoculación con P. capsici (PHC). Se incluyó un control PHC y un control absoluto sin tratar ni inocular. Después de dos semanas de tratamiento, las plántulas control permanecieron sin síntomas, mientras que las inoculadas con PHC, y las tratadas con selenito e inulina e inoculadas mostraron un índice de supervivencia de 0, 80 y 40%, respectivamente. La altura fue superior en las plántulas control. En las plantas tratadas con selenito e inoculadas se registró una masa fresca de plántula superior a los tratamientos PHC e I+PHC. La viabilidad de raíz fue similar en los tratamientos con selenito e inulina y disminuyó en las plántulas inoculadas con PHC. El selenito fue más efectivo que la inulina en reducir la incidencia de la enfermedad, incrementar la masa fresca y mantener la viabilidad del tejido vegetal. Los resultados sugieren el uso potencial del selenito y la inulina en manejo integral de P. capsici.

ABSTRACT Capsicum annuum L. is a crop of great economic importance in Mexico and is severely affected by the wilt caused by Phytophthora capsici. The objective of this work was to determine the effect of selenite and inulin on the incidence of Phytophthora capsici and the growth of serrano pepper plants (Capsicum annuum L.) in greenhouse. Seedlings 30 days after sowing were treated twice with selenite (100 μM) (Se + PHC) or inulin (200 μM) (I + PHC) per application to the base of the plants: 10 days before and at the time of inoculation with P. capsici (PHC). A PHC control and an absolute control without treatment or inoculation were included. After two weeks of treatment, the control seedlings remained without symptoms, while those inoculated with PHC, and those treated with selenite and inulin and inoculated showed a survival rate of 0, 80 and 40%, respectively. The height was higher in the control seedlings. In plants treated with selenite and inoculated a seedling fresh mass was higher than in the PHC and I + PHC, treatments. The viability of the root was similar in the treatments with selenite and inulin and decreased in the seedlings inoculated with PHC. Selenite was more effective than inulin in reducing the incidence of the disease, increasing the fresh mass and maintaining the viability of the plant tissue. The results suggest the potential use of selenite and inulin in the integral management of P. capsici.

Influence of maltose and sucrose on somatic embryos maturation of Glycine max cv. 'Incasoy-27'

RESUMEN La embriogénesis somática en el cultivo de soya (Glycine max) tiene como limitante el bajo porcentaje de conversión a planta que se obtiene, atribuido a la presencia de embriones somáticos con morfologías anormales durante la fase de maduración. Este trabajo tuvo como objetivo determinar la influencia de maltosa y sacarosa en la maduración de embriones somáticos de soya cultivar 'Incasoy-27'. Se empleó un medio de cultivo que contenía como fuentes de carbono maltosa o sacarosa 6.0% y carbón activado. Los embriones se colocaron en cámara de crecimiento con luz solar durante ocho semanas. Se logró en presencia de la maltosa, el mayor porcentaje de embriones somáticos maduros con morfología dicotiledonal (29.75%). El empleo de la sacarosa, incrementó el número de embriones somáticos con morfologías anormales en forma de tipo trompeta, fasciados, fusionados, cotiledón rudimentario e hipocótilo largo. Estos resultados indicaron que la fuente de carbono influye en la maduración de los embriones somáticos de soya cultivar 'Incasoy-27'. Los embriones somáticos cultivados con maltosa, incrementan las morfologías de tipo dicotiledonal, monocotiledonal y policotiledonal, con desarrollo de los meristemos apical y radical.

ABSTRACT The somatic embryogenesis in soybean crop (Glycine max) has as limitation the low percentage of conversion to plant that is obtained, attributed to the presence of somatic embryos with abnormal morphologies during the maturation phase. This work aim was to determine the influence of maltose and sucrose on somatic embryos maturation of soybean cultivar 'Incasoy-27'. A culture medium containing 6.0% maltose or sucrose and activated carbon as carbon sources was used. The embryos were placed in sunlight growth chamber for eight weeks. The higher percentage (29.75%) of mature somatic embryos with dicotyledonal morphology was achieved when maltose was used. The use of sucrose increased the number of somatic embryos that showed abnormal morphologies as trumpet shape, fasciated, fused, rudimentary cotyledon and long hypocotyl type. These results indicated that carbon source influences the maturation of soybean somatic embryos cultivar 'Incasoy-27'. The somatic embryos cultivated in maltose, increase the morphologies dicotyledonal shape, monocotyledonal and polycotyledonal type, with development of apical and radical meristems.

In vitro conservation of Ipomoea batatas (L.) Lam cultivars by minimum growth with the use of mannitol

RESUMEN La conservación in vitro de Ipomoea batatas (L.) Lam permite el intercambio de germoplasma y su disponibilidad para programas de mejoramiento genético. El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de manitol y ácido abscísico en la conservación mediante crecimiento mínimo de cultivares de I. batatas del Banco de Germoplasma del INIVIT. Los tratamientos incluyeron ácido abscísico (ABA)(5 y 10 mg l-1) y manitol (1.0, 1.5 y 2.0%) en un medio de cultivo MS basal, la combinación de ABA (10 mg l-1) y manitol (1.0, 1.5 y 2.0%). Como controles se emplearon el medio de cultivo MS basal y MS con sorbitol (1.0%) y glucosa (1.0%). En los cultivares ‘Cautillo’ e ‘INIVIT BS 16-2006’ se obtuvieron los mejores resultados de supervivencia, disminución del crecimiento y hojas verdes pero pequeñas en los tratamientos que contenían el medio de cultivo basal con manitol (10, 15 y 20%). En los medios de cultivo con ácido abscísico no se logró crecimiento de los explantes. El medio de cultivo MS con 2 mg l-1 de tiamina, 100 mg l-1 de mio-inositol y 1.0% de manitol, posibilita la conservación in vitro de cultivares de boniato entre seis y ocho meses.

ABSTRACT In vitro conservation of Ipomoea batatas (L.) Lam allows the exchange of germplasm and its availability for breeding programs. The objective of this work was to determine the effect of mannitol and abscisic acid in the conservation through minimum growth of I. batatas cultivars from INIVIT Germplasm Bank. Treatments included abscisic acid (ABA) (5 and 10 mg l-1) and mannitol (1.0, 1.5 and 2.0%) in a basal MS culture medium, the combination of ABA (10 mg l-1) and mannitol (1.0, 1.5 and 2.0%). As controls were used the MS basal culture medium and MS with sorbitol (1.0%) and glucose (1.0%). In the cultivars 'Cautillo' and 'INIVIT BS 16-2006' the best results of survival, growth decrease and green but small leaves were obtained in the treatments that contained the basal culture medium with mannitol (10, 15 and 20%) . Growth of the explants was not achieved in culture media with abscisic acid. The MS culture medium with 2 mg l-1 of thiamine, 100 mg l-1 of myo-inositol and 1.0% of mannitol, allows the in vitro conservation of sweet potato cultivars between six and eight months.

Micropropagation of Stevia rebaudiana Bertoni plants from ex vitro explants

RESUMEN Stevia rebaudiana Bertoni es una especie reconocida a nivel mundial por sus propiedades medicinales. El objetivo de este trabajo fue micropropagar plantas de Stevia a partir de explantes ex vitro. Se seleccionaron brotes de plantas de esta especie crecidas en casa de cultivo. En el establecimiento in vitro, se evaluó el efecto del tiempo de desinfección y la concentración de hipoclorito de sodio sobre la supervivencia del explante. Los explantes establecidos se transfirieron a medio de cultivo de multiplicación, donde se determinó el efecto de los reguladores de crecimiento (6-bencilaminopurina y ácido indolacético) y el número de subcultivos, sobre el coeficiente de multiplicación. Luego, se evaluó la respuesta de las plantas en la fase de aclimatización, en comparación con plantas propagadas mediante corte de esquejes. El hipoclorito de sodio al 1% permitió la desinfección de los explantes con una supervivencia de 94.5%, independientemente del tiempo. Los reguladores de crecimiento no modificaron el coeficiente de multiplicación con subcultivos cada 15 días. Es posible emplear diferentes combinaciones de sustrato a base de zeolita y compost durante la aclimatización de las plantas micropropagadas. Estas desarrollaron mayor número de hojas y altura, que las propagadas mediante corte de esquejes.

ABSTRACT Stevia rebaudiana Bertoni is a species recognized worldwide for its medicinal properties. The objective of this work was to micropropagate Stevia plants from ex vitro explants. Shoots of plants of this specie growing at greenhouse were selected. In the in vitro establishment, the effect of disinfection time and the concentration of sodium hypochlorite on the survival of the explant were evaluated. The established explants were transferred to the multiplication culture medium, where the effect of the growth regulators (6-benzylaminopurine and indoleacetic acid) and the number of subcultures on the multiplication coefficient were determined. Then, the response of the plants in the acclimatization phase was evaluated, in comparison with plants propagated by cutting. Sodium hypochlorite at 1% allowed the disinfection of the explants with a survival of 94.5%, regardless of the time. The growth regulators did not modify the multiplication coefficient with subcultures every 15 days. It is possible to use different combinations of substrate based on zeolite and compost during the acclimatization of micropropagated plants. These developed a greater number of leaves and height than those propagated by cutting.

In vitro phosphate solubilization by Aspergillus and Penicillium strains and coffee plants growth promotion

RESUMEN La disponibilidad de fósforo en el suelo para el crecimiento de las plantas puede incrementarse por la acción de microorganismos solubilizadores de fosfatos. El objetivo del presente trabajo fue determinar el potencial de cepas de Aspergillus y Penicillium, solubilizadoras de fosfatosin vitro, para promover el crecimiento de plantas de cafeto obtenidas por embriogénesis somática. Se realizaron ensayos in vitro con cepas de Aspergillus y Penicillium crecidas en medio de cultivo Pikosvkaya (PVK) para determinar su capacidad de solubilización de fosfatos. Además, se inocularon en medio de cultivo líquido PVK y NBRIP donde se midió el pH. Se seleccionaron dos cepas y se cultivaron durante 72 h en medio de cultivo PVK. Posteriormente, suspensiones de conidios en los filtrados de cultivo se aplicaron al sustrato (suelo: compost) de plantas de Coffea canephora cv. ‘Caturra rojo’ obtenidas por embriogénesis somática. Después de 90 días de cultivo se midió la altura de las plantas (cm), se cuantificó el número de pares de hojas y se determinó la masa seca (g) de la biomasa. Todas las cepas ensayadas mostraron halos traslúcidos alrededor de las colonias en medio de cultivo PVK indicativo de solubilización de fosfatos y redujeron el pH en los medios de cultivo líquidos. La inoculación de Aspegillus sp. CCIBP-Asp 32 incrementó significativamente la altura de las plantas y la biomasa. Se demostró el potencial de estas cepas para la formulación de bioproductos que puedan ser aplicados en casa de cultivo o vivero para promover el crecimiento de plantas de cafeto obtenidas in vitro.

ABSTRACT The availability of phosphorus in the soil for the growth of plants can be increased by the action of phosphate solubilizing microorganisms. The objective of this work was to determine the potential of Aspergillus and Penicillium strains, solubilizers of phosphates in vitro, to promote the growth of coffee plants obtained by somatic embryogenesis. In vitro tests were carried out with strains of Aspergillus and Penicillium grown in Pikosvkaya culture medium (PVK) to determine their solubilization capacity of phosphates. In addition, PVK and NBRIP liquid where the pH was measured were inoculated in culture medium. Two strains were selected and cultured for 72 h in PVK culture medium. Subsequently, suspensions of conidia in the culture filtrates were applied to the substrate (soil: compost) of Coffea canephora cv. 'Red Caturra' obtained by somatic embryogenesis. After 90 days of culture the height of the plants was measured (cm), the number of leaf pairs was quantified and the dry mass (g) of the biomass was determined. All strains tested showed translucent halos around the colonies in PVK culture medium indicative of phosphate solubilization and reduced pH in liquid culture media. The inoculation of Aspegillus sp. CCIBP-Asp 32 significantly increased the height of the plants and the biomass. The potential of these strains was demonstrated for the formulation of bioproducts that can be applied in green house or nursery to promote the growth of coffee plants in vitro obtained.