PCTI 163. ESTABLECIMIENTO ASÉPTICO IN VITRO DE SEGMENTOS NODALES DE BAMBÚ (GUADUA ANGUSTIFOLIA KUNTH) PARA SU MICROPROPAGACIÓN

PCTI 163
Emeterio Payró de la Cruz
Autor de Correspondencia
Dr. Héctor Nolasco Soria
Editor
27/01/2019
Fecha de Aprobación
Biotecnología y Ciencias Agropecuarias
Categoría

Autores

María Elisa Hernández García1, Juan Carlos Acosta Pérez1, Rosa Margarita Hernández Vélez2, Lucio Morales Lara4, Francisco Javier Catzím Rojas1, Emeterio Payró de la Cruz1 y Juan Florencio Gómez Leyva3.

1Tecnológico Nacional de México. InstitutoTecnológico de la Zona Olmeca (ITZO). 2Tecnológico Nacional de México. Instituto Tecnológico de Villahermosa (ITVH).

3Tecnológico Nacional de México. Instituto Tecnológico de Tlajomulco (ITT).

4Comision Estatal Forestal (COMESFOR-TABASCO).   epayro@itzonaolmca.edu.mx

*estudiante

Los métodos convencionales de propagación de bambú (Guadua angustifolia Kunth), presentan problemas para la multiplicación a gran escala.

Abstract

Bamboo (Guadua angustifolia Kunth), as forest resource, contributes significantly to the sustainable development, and decrease of the poverty in the world. However, their seeds have low viability, the asexual propagation is slow and it is possible to disseminate pathogens. The above-mentioned limits its propagation to great scale. The micro-propagation is a viable alternative, nevertheless, the explants death for contamination during the different phases blocks the technological development. The objective was to generate an efficient protocol for the aseptic establishment in vitro of nodal segments of Guadua. By means of microcultures in potato-dextrose-agar (PDA), they were identified morphologically: Alternaria sp. 35%a, Cladosporium herbarum 31%a, Aspergillus sp. 25%a, and Fusarium solani 9%b (P0.05). In conclusion, the aseptic establishment in vitro, was achieved by means of 24 h immersion of nodal segments in 4gr/L Captan and/or Mancozeb.

Keywords: in vitro culture, fungi, Guadua.

Resumen

El bambú (Guadua angustifolia Kunth), como recurso forestal, contribuye significativamente al desarrollo sostenible y disminución de la pobreza en el mundo. Sin embargo, sus semillas tienen baja viabilidad, la propagación asexual es lenta y es posible diseminar patógenos. Lo anterior limita su propagación a gran escala. La micropropagación es una alternativa viable, no obstante, la muerte de explantes por contaminación durante las diferentes fases, obstaculiza el desarrollo tecnológico. El objetivo fue generar un protocolo eficiente para el establecimiento aséptico in vitro de segmentos nodales de Guadua. Mediante microcultivos en papa-dextrosa-agar (PDA), se identificaron morfológicamente: Alternaria sp. 35%a, C. herbarum 31%a, Aspergillus sp. 25%a y F. solani 9%b (P≤0.05). En conclusión, el establecimiento aséptico in vitro, se logró mediante inmersión de los segmentos nodales en 4gr/L de Captan y/o Mancozeb por 24 h.

Palabras clave: cultivo in vitro, hongos, Guadua.

Problemática

Los métodos convencionales de propagación de Guadua angustifolia Kunth, presentan problemas para la multiplicación a gran escala. En la propagación sexual las plantas producen semillas entre los 60 a 80 años de edad, son de baja viabilidad y su tiempo de germinación es muy prolongado. La propagación asexual requiere grandes cantidades de material vegetal, lo cual es de difícil manejo y conservación, ya que pierden fácilmente viabilidad por deshidratación, aunado a la posibilidad de diseminar patógenos tales como diversas especies de Fusarium causantes de la podredumbre del cuello y de las raíces, mancha púrpura, entre otros (Andrés-Ares, 2015; Mishra et al., 2008; Ramírez., 2013). Una alternativa para la producción masiva de plantas sanas de Guadua angustifolia Kunth es el cultivo in vitro, que es un tipo de reproducción asexual de plantas gracias a que, en general, varias células vegetales poseen la capacidad necesaria para permitir el crecimiento y el desarrollo de un nuevo individuo completo, sin que medie ningún tipo de fusión de células sexuales. Sin embargo, se requiere establecer una correcta desinfección del material inicial o explante como base para el establecimiento del cultivo in vitro, por el alto porcentaje de mortandad debido a hongos y bacterias contaminantes (Ramírez, 2013). Por lo anterior, es imprescindible determinar las condiciones óptimas para el establecimiento aséptico de los explantes in vitro, que permitan superar estas barreras en beneficio de la aplicación de la biotecnología de cultivo, en esta especie.

Usuarios

Las instituciones de investigación, educación superior y posgrado en biotecnología y ciencias agropecuarias. Dependencias gubernamentales (CONABIO, SADER, SEMARNAT) y empresas particulares, cuyo ámbito de competencia es el sector agropecuario y forestal, la protección y el aprovechamiento de los recursos naturales, así como la industria de la construcción.

Proyecto

Introducción

El bambú es un recurso natural que ha sido aprovechado intensamente por el hombre durante milenios en las regiones más populosas de la Tierra. Desde tiempos inmemorables el hombre del trópico ha utilizado una gama de diferentes especies locales de bambúes, como materia prima para la construcción de casas, balsas, puentes, armas, herramientas y alimentación (Dransfield y Widjaja, 1995). Los bambúes pertenecen a la familia de las gramíneas (Cortés, 2000). En el mundo se reconocen 90 géneros y unas 1, 040 especies de bambúes, que se distribuyen desde los 46ºde latitud norte hasta los 47º de latitud sur, y desde el nivel del mar hasta los 4 000 metros de altura en los Andes ecuatoriales (Cortés, 2000). Judziewicz y cols. (1999) reportan para América 21 géneros y 345 especies, que se localizan desde el sur de Estados Unidos, México, Centro y Sudamérica, en las Islas del Caribe, y hasta el sur de Chile. En México se tienen registrados 8 géneros y 39 especies nativas de bambúes; sin embargo, de acuerdo con Cortés, (2000), el número de especies descritas para México aumentaría si se pudiera contar con más colecciones, principalmente de Chiapas, Oaxaca y Veracruz donde se encuentra el mayor número de las especies descritas. Cortés (2000) reportó que también hay bambúes que han sido introducidos de Asia como por ejemplo el bambú amarillo (Bambusa vulgaris var. vittata), bambú plumoso o plumilla (Phyllostachys aurea), madake o plumoso (Phyllostachys bambusoides), o el bambú colombiano (Guadua angustifolia).

Objetivos

El objetivo fue generar una metodología eficiente para el establecimiento in vitro de segmentos nodales de bambú (Guadua angustifolia Kunth), bajo condiciones asépticas para su micropropagación.

Materiales y Métodos. El material vegetal fue obtenido de una plantación comercial ubicada en el Ejido Allende bajo del municipio de Macuspana, Tabasco, México (N17°41´27.4128´´; W92°25´26.8752´´) (Figura 1).

Figura 1. A) Cepa de bambú joven  en etapa de crecimiento. Edad de la cepa 6 años, edad del tallo 1 año, altura 12mts, diámetro 10cm). B) Cepa de bambú en condiciones óptimas para su comercialización. Edad de la cepa 9 años, edad del tallo 3 años, altura 12mts, diámetro 10cm). C) Chusquín de bambú aproximadamente 1m de altura.

 

 

Etapa 1.- Segmentos nodales (1cm) fueron lavados con agua jabonosa (25 min) y enjuagues con agua destilada estéril (ADE). Posteriormente, en una cámara de flujo laminar, el procedimiento aséptico se llevó a cabo mediante la inmersión en hipoclorito de sodio (NaClO) al 6% (20 min + 3 enjuagues con ADE); inmersión en etanol 90% (20min + 3 enjuagues con ADE). Seguidamente, 100 explantes fueron sembrados individualmente en frascos de cristal (GerberMR), conteniendo 20 mL del medio de cultivo MS (Murashige y Skoog, 1962), pH 5.5, sacarosa 30 gr/L, gelificado con agar (7 gr/L) e incubados a 25°C y luz constante (1800 luxes luz blanca). Durante la primera semana de incubación, se observó crecimiento de diversos morfotipos de hongos, los cuales fueron subcultivados en medio PDA (Marca BIOXON, No. Catálogo BD211900) e incubados a 28°C, bajo condiciones de obscuridad durante 15 días. Se realizaron preparaciones semipermanentes para su identificación, mediante análisis microscópico, basada en la morfología de las estructuras vegetativas y esporas (Dade y Gunnell, 1969). Seguidamente se realizó una revisión bibliográfica para determinar los fungicidas que han sido empleados para la eliminación de dichos microorganismos.

Etapa 2.- Un nuevo lote de segmentos nodales fue lavado en agua jabonosa (como se describió en la etapa 1). El experimento consistió en inmersión por 24 h de los segmentos nodales, en los siguientes tratamientos (Productos comerciales): T0= Control (ADE), T1= Captan (Nombre químico  N – (triclorometiltio) ciclohex-4-eno –1,2 –dicarboximida) 4 g/L, T2= Mancozeb (Nombre químico Etilen bis (ditiocarbamato) de manganeso con sal de zinc) 4 g/L, T3= Captan + Mancozeb 4 g/L, T4= Captan + Mancozeb 2 g/L (previo al cultivo in vitro).  Seguidamente en cámara de flujo laminar se aplicó el procedimiento aséptico descrito en la etapa 1. El medio de cultivo MS, fue suplementado con Benomyl (Nombre químico metil 1-(butilcarbamoil)bencimidazol-2-il carbamato) (2 g/L) + Gentamicina (2ml/L) posterior a la esterilización en autoclave. Diez explantes por tratamiento, fueron sembrados e incubados a 25 °C y luz continua (1800 luxes luz blanca). Se realizó análisis de varianza de un diseño completamente al azar y prueba de medias DMS (P≤0.05), empleando el programa estadístico MENU de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León (FAUNL). Los datos en porcentaje (Frecuencia de los microorganismos identificados), fueron transformados mediante la ecuación arcsin [√ (%/100)].

Resultados y Discusión. Etapa 1.- Hongos filamentosos fueron observados a partir de los 5 días después de la siembra (dds) en el 65% de los cultivos de segmentos nodales, incrementándose al 100% a los 10 dds.  De acuerdo con las guías de Dade y Gunnell, (1969), se identificaron cuatro especies, con base en la morfología de la estructuras vegetativas y esporas. Los hongos encontrados (Fig. 2) con mayor frecuencia fueron Alternaria sp. 35%, Cladospirium herbarum 31%, Aspergillus sp. 25%, mientras que Fusarium solani 9%b (letras iguales significa que no hay diferencias estadísticas, DMS P≤0.05). Alternaria sp. de acuerdo con Lárraga y col. (2011), reportaron que son susceptibles al sulfato tribásico de cobre, al Azoxystrobyn® y al Mancozeb. Cladospirium herbarum de acuerdo con Guzmán (1997); son susceptibles al Benomyl. Aspergillus sp. de acuerdo con Guzmán, (1997) son susceptibles al Mancozeb y Benomyl.  Fusarium solani estos fitopatógenos, de acuerdo con Herrera y col. (2011), son intolerantes al Benomyl, Mancozeb, Tiabendazol y Diafenoconazol.

 

Figura 2.- Hongos identificados en cultivo in vitro de segmentos nodales de Guadua angustifolia Kunth.

 

Etapa 2.-  A partir del cuarto día después de la siembra se observó la aparición de microorganismos únicamente en T0 (100%c), mientras que hasta la 6ta semana de incubación se presentó en el T4 (20%b); no obstante, los tratamientos T1, T2, y T3 permanecieron asépticos (0%a). Nuestros resultados concuerdan con Tello (2003), quien reportó Cladosporium herbarum en explantes de Guadua logrando su eliminación mediante el uso de Benomyl. Así mismo, Herrera y col. (2011) y Larraga (2011), reportaron Alternaria sp in vitro, logrando su eliminación con Mancozeb. Pérez (2014) reportó el uso de Benomyl y Mancozeb contra Fusarium solani, Gonzales (2010) lo usó contra Aspergillus sp., lo anterior en explantes in vitro de Guadua.  Marulanda y col. (2005), para la inducción de yemas in vitro, establecieron chusquines de G. angustifolia bajo condiciones de vivero los cuales fueron sometidos a podas de rejuvenecimiento para estimular la producción de brotes y nuevas ramas, realizaron en esta fase de aplicaciones semanales con fungicidas Benlate y Vitavax (1 mg/l) y fertilizante foliar una vez por semana. En otras especies forestales como Eucaliptus grandis más del 50% de los hongos filamentosos que conformaban su microbiota fueron eliminados con la aplicación de fungicidas preventivos de contacto como Mancozeb (10gr/L) y oxicloruro de cobre (10gr/L) en combinación con fungicidas curativos de acción sistémica como el Benomyl (2gr/L) (Cruz et al. 2002).

 En conclusión, se recomienda la inmersión de explantes nodales en Captan y/o Mancozeb (4 g/L), 24horas, seguido de inmersión 20 min en hipoclorito de sodio (NaClO) al 6% y etanol 90%, +  3 enjuagues con ADE respectivamente.  Así como suplementar el medio de cultivo con Benomyl (2g/L) + Gentamicina (2ml/L). Se recomienda realizar subcultivos en medio fresco, antes de la 6ta semana de incubación, una vez que se ha vencido la barrera de contaminación. Actualmente, nuestro grupo de trabajo realiza estudios para evaluar el efecto organogénico de diferentes reguladores de crecimiento vegetal sobre explantes nodales de Guadua, enfocado hacia la propagación masiva de plantas sanas.

 

Impacto Socioeconómico

El presente estudio, sienta las bases para investigaciones encaminadas a la micropropagación masiva de plantas de Guadua, como una alternativa viable, para satisfacer la creciente demanda de plantas para establecimiento de plantaciones comerciales en las zonas promisorias en México. Los proyectos de bambú son apoyados por la SAGARPA, a través de la COFUPRO y son parte de las acciones realizadas en el marco de la Cruzada Nacional Contra el Hambre.

 

Referencias

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Cortés, R.G.R. (2000). Los bambúes nativos de México. CONABIO. Biodiversitas 30:12-15

Cruz, M., Acosta, M., Leiva, M.m Alvarado, Y. y Lezcano, M. (2002). Evaluación del efecto del complejo carbendazim-b-ciclodextrina para el control de hongos filamentosos. Contaminantes del cultivo in vitro de plantas. Biotecnología Vegetal. Vol. 2. No. 2: 73-76.

Dade, H. A. y Gunnell J. (1969). Classwork with Fungi: notes for teachers. Kew. Commonwealth Mycological Institute (Great Britain). 2nd edition. Pp 51.

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Judziewicz, E.J., Clark, L.G., Londoño X. y Stern, J.M. (1999). American Bamboos. Smithsonian Institution Press.Washington, D.C.,

Larraga, S.N. (2011). Propagación in vitro y convencional de tres especies de bambú. Colegio de posgraduados. Tesis. Institución de enseñanza e investigación en ciencias agrícolas. Puebla, Puebla. 78p.

Marulanda, M.L., Gutiérrez, L.G. y Pilar,M. (2005).  Micropropagation of Guadua angustifolia Kunth. Actual Biol. 27 (82): 5-15,

Mishra, Y., Patel, PK., Yadav, S., Shirin, F, y Ansari, SA. (2008). A micropopagation system for cloning of Bambusa tulda Roxb. Scientia Horticulturae, vol. 115, no. 3, p. 315-318.

Murashige T., y  Skoog F. (1962). A revised medium for rapid growth and biossays with tobacco tissue cultures. Physiologia Plantarum, 15:473-497.

Pérez, R.J. (2014). Sensibilidad fungicidas de las especies de Fusarium responsables de la pudrición de la mazorca de maíz. Tesis. Colegio de posgraduados. Montecillo Texcoco Edo. de México. 68p.

Ramírez, C.L.A. (2013). Evaluación de tratamientos de desinfección en segmentos nodales de Guadua angustifolia para el establecimiento del cultivo in vitro. Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD). Escuela de ciencias agrícolas, pecuarias y del medio ambiente especialización en Biotecnología Agraria Bogotá, Colombia. (19) 151-158.

Tello, M.J.A. (2003). Evaluación de la efectividad de fungicidas de distinta familia química en el control de los hongos involucrados en el complejo pudrición acida de la vid cv. Red Globe. Tesis. Universidad de Talca Fac. Ciencias Agrarias. 51p. www.imagenagropecuaria.com

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