Micropropagación y propagación de plantas by Valentín Murcia

Resumen

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:05:14 UTC

El cultivo de plátano y banano en el departamento del Huila requiere de estrategias tecnológicas para la reproducción de plantas de calidad, que den respuesta a la mitigación de las condiciones fitosanitarias y agronómicas no deseables en la región, que genere un impacto social y económico para que el sector agrario sea rentable, sostenible y de aporte al revelo generacional. La prevalencia de enfermedades en cultivos de plátano y banano está condicionada por factores ambientales y las prácticas de manejo de cultivo; en esta última, se destaca la incipiente selección de material de siembra. Las plantas del grupo de las musáceas (plátano y banano) presentan problemas en su propagación vegetativa, ya que su tasa de multiplicación es baja y presentan afectación generalizada por agentes microbianos. A través técnicas biotecnológicas como la de cultivo in vitro de tejidos vegetales se pueden propagar plantas de características sobresalientes, logrando la proliferación de material de calidad. Es necesario realizar estudios para la multiplicación de plantas élites de plátano y banano en condiciones in vitro y los procesos de adaptación ex vitro, para incrementar el número de plantas sanas y de calidad para suplir los requerimientos de los productores, generando rendimientos favorables.

Abstract

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:05:25 UTC

Plantain and banana cultivation in the department of Huila requires technological strategies for the reproduction of quality plants, which respond to the mitigation of undesirable phytosanitary and agronomic conditions in the region, generating a social and economic impact so that the agrarian sector is profitable, sustainable and contributes to the generational revelation. The prevalence of diseases in plantain and banana crops is conditioned by environmental factors and crop management practices; in the latter, the incipient selection of planting material stands out. The plants of the Musaceae group (plantain and banana) present problems in their vegetative propagation, since their multiplication rate is low and they present generalized affectation by microbial agents. Through biotechnological techniques such as in vitro plant tissue culture, plants with outstanding characteristics can be propagated, achieving the proliferation of quality material. It is necessary to carry out studies for the multiplication of elite plantain and banana plants under in vitro conditions and ex vitro adaptation processes, to increase the number of healthy and quality plants to meet the requirements of producers, generating favorable yields.

Descripción del problema de investigación

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:05:41 UTC

La baja productividad en los cultivos de plátano y banano está asociada a la prevalencia de plagas y enfermedades condicionadas por factores climáticos (MADR, 2020) y las prácticas de manejo (Manzo-Sánchez et al., 2014). Esta problemática principalmente se debe a la baja calidad de material genético y/o de propagación con alta susceptibilidad a problemas fúngicos, bacteriales e insectos plaga, así como los cambios fluctuantes del clima (variabilidad climáticas o cambio climático), que permite la proliferación acelerada de fitopatógenos severos, lo que resulta un tema de interés de los sectores asociados, la preocupación de la industria mundial platanera y bananera, y por ende, en los canales de exportación e importación (FAO, 2020).

Los problemas fitosanitarios que afectan los rendimientos de producción y desarrollo de los cultivos incluyen enfermedades como el Moko o madurabiche (Ralstonia solanacearum); mal de Panamá (Fusarium oxysporum) y la sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis Morelet var. difformis); y dentro de las plagas, el picudo negro (Cosmopolites sordidus) y los nemátodos (Radopholus similis; Helicotylenchus multicintus) (Alarcón-Restrepo & Jimenez-Neira, 2012). Unas de las características particulares de estos organismos es su capacidad de fácil diseminación por acciones culturales y ambientales, que al momento de transportar semilla contaminada de un lote a otro se promueve la acelerada dispersión de agentes causales (DANE, 2016).

Ante esta situación, las limitantes de la producción están relacionadas con la selección de material de siembra y factores fitosanitarios, que influyen negativamente sobre la rentabilidad de los sistemas productivos al aumentar sus costos ecológicos y económicos (Medina et al., 2015). Bajo este contexto, se identifica en el departamento del Huila la baja productividad y disponibilidad de material vegetal élite; así como el escaso acceso a herramientas biotecnológicas que garanticen la producción sostenible y el sustento alimentario de las familias productoras de plátano y banano.

Diagnóstico

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:05:56 UTC

En Colombia, el plátano y banano son considerados como cultivos de importancia agrícola por su aporte económico y social a pequeños productores a nivel nacional (León-Agatón et al., 2015; Mahmoud et al., 2020), ocupando un lugar importante en la seguridad alimentaria de la población (MADR, 2020).

Según datos del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural (2020) el cultivo de plátano presentó un incremento del 5% en un área de 536.443 hectáreas y para banano se reportó un incremento del 3% en un área total de 90.629 hectáreas. En el departamento del Huila se tienen establecidas 29.422 hectáreas con plátano y banano bajo dos sistemas de producción, monocultivo (2.249 hectáreas en plátano y 2.251 en banano) y en asocio con café (24.921 hectáreas) (Contexto ganadero, 2018). En la Cadena Productiva Frutícola del Huila, se enmarca el plátano y banano como cultivos en creciente desarrollo y de altas expectativas de productividad (Gobernación del Huila, 2019).

Más de la mitad del área cultivada en el país corresponde a pequeños productores (León et al 2015; Mahmoud et al., 2020) a quienes los problemas fitosanitarios graves como la Sigatoka negra, Sigatoka amarilla, fusarium y el moko, además de plagas como los picudos (rayado y negro), gusano tornillo y cucarrones afectan la rentabilidad de los sistemas de producción al aumentar los costos destinados a su control (Galán et al., 2018)

Hipótesis de la acción

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:06:11 UTC

Ho: La técnica de cultivo in vitro por meristemos en musáceas no potencializa la calidad de material genético

Ha: La técnica de cultivo in vitro por meristemos para la multiplicación in vitro de musáceas mejora la calidad genética en el departamento del Huila.

Bibliografía

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:20:49 UTC

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Portada

valentinmurcia16 — 2022-09-26 04:23:16 UTC

Diagnóstico y reconocimiento del problema de investigación

Presentado por
Valentín Murcia Torrejano 1079182679
Deisy Paola Sánchez Ramirez 1079391264

Anyi Lorena Rubiano 1080297961

Diego Mauricio Nieto

Oscar Eduardo Valbuena
Tutor

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD
Curso - Propagación y Micropropagación de Plantas
2022

Metodología

valentinmurcia16 — 2022-10-18 02:14:30 UTC

Área de estudio

El presente estudio se realizará en el laboratorio de Ciencias Básicas del Centro de Formación Agroindustrial SENA regional Huila, Ubicado en el kilómetro 38 vía al sur de Neiva – Campoalegre.

Selección del material vegetal

La selección del material vegetal se realiza en época de cosecha con la finalidad de identificar racimos sobresalientes y cantidad manos y dedos; así mismo, las plantas madre deben proceder de plantas con crecimiento vigoroso. Dado el caso, de no contar con la época de cosecha, se debe identificar en la etapa de floración de la planta (inflorescencia masculina para identificar y/o descartar la prevalencia de enfermedades virales como virus del mosaico), a su vez, de estar libre de plagas y enfermedades (Suman, 2017; Singh et al., 2021).

Para la recolección del material parental se recopilará información pertinente de la finca en una base de datos donde se incluirá el nombre del productor, nombre de la finca, altitud, municipio, vereda, temperatura promedio, humedad relativa y variedad. Las plantas madre serán codificadas de acuerdo con el criterio del personal técnico (Medina et al., 2015).

Metodología objetivo 1.

valentinmurcia16 — 2022-10-18 02:22:19 UTC

Para la validación de los protocolos de desinfección se emplearán tres tipos de técnicas. 1. Para el proceso de desinfección de los cormos se realizará un lavado con agua corriente en jabón líquido 1 mL/L para remover el suelo de las raíces y partículas existentes, luego se colocarán en una suspensión de Yodo – Povidona 10 mL/L (1g/100 ml Polivilpirrolidona) seguido por dos inmersiones de hipoclorito de sodio al 3% por 10 minutos en agitación. En cada proceso se desinfección se realizarán reducciones del cormo y enjuagues con agua destilada para remover el exceso (Ramírez-Villalobos et al., 2009). En cámara de flujo laminar se dejarán cormos en una solución de hipoclorito de sodio al 3% y una gota de Tween 20 durante 10 minutos en constante agitación y luego un enjuague con agua destilada estéril. Posteriormente se reducirá el cormo hasta obtener un tamaño adecuado para la respectiva siembra. Para el segundo, en los hijuelos recolectados se realizará una reducción de tamaño aproximado de 2.5 cm de diámetro y 4 a 5 cm de altura, donde se le realizó lavado con agua corriente para retirar las partículas de suelos y se desinfectaron en una solución de hipoclorito de sodio al 3% durante 20 minutos. En cabina de flujo laminar se realizó una segunda reducción del ápice de 1.5 cm de diámetro de la base y de 2 a 3 cm de altura; el proceso de reducción continuó hasta obtener un explante adecuado (Medina et al., 2015). El tercer protocolo, los cormos recolectados en la fase de campo serán lavado con agua corriente para retirar exceso de raíces y suelo. En laboratorio, los expantes se reducirán a un tamaño de 5 cm aproximadamente. Para su desinfección los cormos fueron sumergidos en una suspensión de hipoclorito de sodio al 4% durante un tiempo de 20 minutos (Ortega et al., 2010).

Metodología objetivo 2.

valentinmurcia16 — 2022-10-18 02:23:22 UTC

Para evaluar el uso de fitohormonas en medio de cultivos, los explantes se sembrarán en condiciones asépticas en un medio de cultivo MS (Murashige y Skoog, 1962) en frasco de vidrio compota con un volumen de medio de 20 mL, suplementado con regulador de crecimiento Citoquininas (Bencilaminopurina 6-BAP) en concentración de 0 a 3 mg/L, Auxinas (AIA) 0.6 a 1.2 mg/L, fuente de carbono (sacarosa) al 30%, Tiamina 1 mg/L, agar 5 y 6 g/L, carbón activado 0 a 1 g/L y pH ajustado a 5.8, bajo tres combinaciones de reguladores de crecimiento (Medina et al., 2015). Los medios se esterilizarán en autoclave a 121 °C y 1.2 kg/cm2 de presión por 20 minutos. Para la fase de iniciación se dejarán los explantes en cámara de crecimiento con temperatura 25±2 °C y en oscuridad. Para la fase de multiplicación los explantes de mantendrán en una temperatura de 25±2 °C, fotoperiodo de 15 h por 30 días con intensidad lumínica de 1.500 a 2.000 luz fría suministrada por tubos fluorescentes 36 W (Vieira et al., 2014).

Metodología objetivo 3.

valentinmurcia16 — 2022-10-18 02:26:13 UTC

Para evaluar medios de cultivo en el crecimiento de raíces, las vitroplantas serán subcultivados en medio de cultivo M&S suplementado con reguladores de crecimiento y como testigo medio de cultivo MS básico sin reguladores de crecimiento, ajustado a pH de 5.8 (Medina et al., 2015; de Faria et al., 2018). Los medios se esterilizarán en autoclave a 121 °C y 1.2 kg/cm2 de presión por 20 minutos.

Metodología - Diseño experimental y análisis de datos

valentinmurcia16 — 2022-10-18 02:27:14 UTC

Se empleará un diseño experimental completamente al azar con 5 repeticiones por tratamiento y cada frasco como unidad experimental. Se medirán variables para la fase de iniciación y multiplicación como explantes viables, número y tamaño de brotes; y, en la fase de crecimiento de raíces se recolectarán datos de número y longitud de raíces por explante.

Los datos serán procesados mediante análisis de varianza en el programa InfoStat versión libre 2020. La separación de medias se utilizará la prueba de rango múltiples de Tukey con un nivel de significación de 5%.

Montaje de experimento cultivo in vitro de meristemos en plátano

deisysanchez308 — 2022-11-12 04:19:45 UTC

- Ensayo desinfección de explantes

deisysanchez308 — 2022-11-12 04:25:39 UTC

Ensayo de iniciación y multiplicación

deisysanchez308 — 2022-11-12 04:27:36 UTC

deisysanchez308 — 2022-11-12 04:29:14 UTC

deisysanchez308 — 2022-11-12 04:30:15 UTC

Resultados

deisysanchez308 — 2022-11-27 22:41:57 UTC

a. EV: Explantes viables; EC: Explantes contaminados; %EV: Porcentaje de explantes viables; %TM: Porcentaje tasa de mortalidad

b. Letras distintas presentan diferencias estadísticamente significativas según la prueba de rango múltiples Tukey (p<0.05).

1. Desinfección de explantes para establecimiento in vitro
Los tratamientos evaluados en el proceso de desinfección de explantes de plátano para el establecimiento de cultivo in vitro por meristemos, presentó diferencias estadísticamente significativas entre los protocolos (tratamientos) respecto a las variables evaluadas (p<0.05) (Cuadro 1). El protocolo 1 presentó un 94% de explantes viables durante la fase de iniciación con una tasa de mortalidad de 6,0%., este protocolo consistió en un proceso de desinfección de los cormos de plátano, donde se realizó un lavado con agua corriente en jabón líquido 1 mL/L para remover el suelo de las raíces y partículas existentes, luego se colocaron en una suspensión de Yodo – Povidona 10 mL/L (1g/100 ml Polivilpirrolidona) seguido por dos inmersiones de hipoclorito de sodio al 3%, El protocolo 3 no presentó resultados favorables, con un porcentaje de explantes viable de 34% y la tasa de mortalidad del 66%. Para el protocolo 2 se observó un 62% de explantes viables y una tasa de mortalidad de 38%.
Los procesos de desinfección de explantes mediante técnica in vitro garantiza la calidad e inocuidad del material para el establecimiento en sitio definitivo; es por ello, que las técnicas propagación in vitro debe estar sujeta a unos criterios de campo y de laboratorio para garantizar plantas con características potenciales, como lo son: la selección del material, la desinfección, el establecimiento, multiplicación y enraizamiento en laboratorio (Vieira et al., 2014).

Uno de los aspectos pertinentes para el establecimiento in vitro es el tamaño del explante, que está relacionado con el proceso de desinfección, crecimiento y desarrollo de este. Un tamaño menor del explante garantiza un menor riesgo de contaminación, pero su regeneración es más limitada; en cambio, un explante de tamaño mayor aumenta problemas por contaminación y su crecimiento y regeneración tienden a ser más eficiente y acelerado (Gamez et al., 2019). Para esta etapa de establecimiento in vitro en plátano y banano se deben considerar explantes vegetales con tamaño de 0,5 a 1,0 cm, lo que permite garantizar un proceso de propagación eficiente (Galán et al., 2018).

Estudio por Mahmoud et al. (2020) menciona que el carbón aplicado a los medios de cultivo permite reducir los procesos de oxidación de los tejidos vegetales en la primera fase de establecimiento, asociada a los compuestos fenólicos ocasionado por la actividad enzimática de las oxido-reductasas al momento de la incisión y/o corte del tejido vegetal.

deisysanchez308 — 2022-11-27 22:46:53 UTC

a. NB: Número de brotes, TB: Tamaño de brotes (cm); NR: Número de raíces; LR: Longitud de raíces (cm).

b. Letras distintas presentan diferencias estadísticamente significativas según la prueba de rango múltiples Tukey (p<0.05).

2. Fase de iniciación, multiplicación y enraizamiento
Para la fase de iniciación, multiplicación y enraizamiento los tratamientos evaluados a partir de la concentración de fitohormonas presentaron diferencias significativas (p<0.05). (Cuadro 2). El tratamiento 3 NB y TB presentó los mejores resultados, donde se obtuvieron 3,00 número de brotes y 9,79 cm de la longitud vertical de los explantes; seguido por T2 con un NB de 2,06 y TB 8.61 cm; y, por último, T1 con NB de 1,38 y TB con valor promedio de 7,89 cm. Medina et al (2015) menciona que las citoquininas (6-BAP) en la fase de iniciación in vitro promueve la división celular y las auxinas (ácido indolacético) acelera el crecimiento de los tejidos vegetales.

En cuanto a la fase de promover el desarrollo radicular en condiciones in vitro, el tratamiento testigo presentó valores significativos en comparación con los demás tratamientos; donde el número de raíces (NR) fue de 2,9 y la longitud de raíz (LR) presentó valores promedio de 4,35 cm; seguido por el tratamiento T1 con NR de 2,52 y LR de 3,55 cm; tratamiento T2 con valores promedio en NR y LR de 2,22 y 2,53 cm respectivamente; por último, el tratamiento T3 presentó los valores más bajos con un NR de 2,02 y LR de 2,11 cm. Estudio por Faria et al. (2018) ha demostrado resultados favorables en el desarrollo y crecimiento de raíces bajo medio de cultivo M&S sin reguladores de crecimiento.

deisysanchez308 — 2022-11-27 22:48:57 UTC

deisysanchez308 — 2022-11-27 22:50:20 UTC

Discusión

deisysanchez308 — 2022-12-10 19:34:38 UTC

Fase de establecimiento

Los procesos de desinfección de explantes mediante técnica in vitro garantiza la calidad e inocuidad del material para el establecimiento en sitio definitivo; es por ello, que las técnicas propagación in vitro debe estar sujeta a unos criterios de campo y de laboratorio para garantizar plantas con características potenciales, como lo son: la selección del material, la desinfección, el establecimiento, multiplicación y enraizamiento en laboratorio (Vieira et al., 2014).

Uno de los aspectos pertinentes para el establecimiento in vitro es el tamaño del explante, que está relacionado con el proceso de desinfección, crecimiento y desarrollo de este. Un tamaño menor del explante garantiza un menor riesgo de contaminación, pero su regeneración es más limitada; en cambio, un explante de tamaño mayor aumenta problemas por contaminación y su crecimiento y regeneración tienden a ser más eficiente y acelerado (Gamez et al., 2019). Para esta etapa de establecimiento in vitro en plátano y banano se deben considerar explantes vegetales con tamaño de 0,5 a 1,0 cm, lo que permite garantizar un proceso de propagación eficiente (Galán et al., 2018). Por otro lado, Sánchez y Salaverría (2004) mencionan que a medida que se incrementa la concentración de cloro y el tiempo de inmersión, la contaminación de los explantes disminuye.

Fase de crecimiento
Para la fase de iniciación, multiplicación y enraizamiento los tratamientos evaluados a partir de la concentración de fitohormonas presentaron diferencias significativas (p<0.05). (Cuadro 2). El tratamiento 3 NB y TB presentó los mejores resultados, donde se obtuvieron 3,00 número de brotes y 9,79 cm de la longitud vertical de los explantes; seguido por T2 con un NB de 2,06 y TB 8.61 cm; y, por último, T1 con NB de 1,38 y TB con valor promedio de 7,89 cm. Medina et al (2015) menciona que las citoquininas (6-BAP) en la fase de iniciación in vitro promueve la división celular y las auxinas (ácido indolacético) acelera el crecimiento de los tejidos vegetales.

En cuanto a la fase de promover el desarrollo radicular en condiciones in vitro, el tratamiento testigo presentó valores significativos en comparación con los demás tratamientos; donde el número de raíces (NR) fue de 2,9 y la longitud de raíz (LR) presentó valores promedio de 4,35 cm; seguido por el tratamiento T1 con NR de 2,52 y LR de 3,55 cm; tratamiento T2 con valores promedio en NR y LR de 2,22 y 2,53 cm respectivamente; por último, el tratamiento T3 presentó los valores más bajos con un NR de 2,02 y LR de 2,11 cm. Estudio por Faria et al. (2018) ha demostrado resultados favorables en el desarrollo y crecimiento de raíces bajo medio de cultivo M&S sin reguladores de crecimiento.

Estudio por Osorio (2019) menciona que para la desinfección del material vegetal de plátano y banano se realiza como primera medida un lavado en una solución de agua corriente normal y jabón para retirar el exceso de partículas del suelo, luego una reducción de tamaño. Uno de los productos de mayor consumo para los procesos de desinfección en musáceas es el hipoclorito en diferentes concentraciones (1.5%, 2%, 3% y 5.25%), y en cada tratamiento de desinfección se realiza reducciones de tamaño del explante listo para su establecimiento. Otros procedimientos utilizan la solución yodada (1g/100 ml Polivilpirrolidona) como primer agente de desinfección (Ramírez-Villalobos et al., 2009).

Estudio por Mahmoud et al. (2020) menciona que el carbón aplicado a los medios de cultivo permite reducir los procesos de oxidación de los tejidos vegetales en la primera fase de establecimiento, asociada a los compuestos fenólicos ocasionado por la actividad enzimática de las oxido-reductasas al momento de la incisión y/o corte del tejido vegetal.

Conclusiones

valentinmurcia16 — 2022-12-11 02:44:16 UTC

El cultivo de plátano en Colombia requiere de estrategias tecnológicas para la reproducción de plantas de plátano de calidad, que den respuesta a la mejora de las condiciones fitosanitarias y agronómicas en la región, que genere impacto social, ambiental y económico para que el sector agrario sea rentable, sostenible y de aporte al relevo generacional.

El consumo de banano cuenta con un mercado nacional e internacional importante; a pesar del enorme potencial productivo, el cultivo presenta diversas limitantes, especialmente en lo que concierne a la propagación.
La propagación in vitro constituye una de las alternativas para la obtención de plantas sanas libres de patógenos (Sandoval et al., 1991).

Las variedades comerciales de banano no producen semillas, por lo cual la propagación se realiza con material vegetativo extraído directamente del campo, principalmente por cormos. Sin embargo, esta actividad conlleva diferentes problemas fitosanitarios ya que generalmente poseen una alta carga de contaminantes, y constituyen un medio de diseminación de patógenos, lo cual no garantiza la productividad y sanidad de las plantaciones. Además, debido al escaso número de variedades locales y su reproducción asexual, el banano tiene una reducida reserva genética que lo hace vulnerable a plagas y enfermedades.
La micropropagación in vitro constituye una técnica fundamental para la propagación de plantas de plátano, proporcionando un método rápido y confiable para la producción masiva de plantas genéticamente uniformes; además, garantiza sanidad en los tejidos vegetales y conservación ex situ en diversas áreas ecológica y agrícola en la cadena de valor de musáceas.

El consumo de banano cuenta con un mercado nacional e internacional importante; a pesar del enorme potencial productivo, el cultivo presenta diversas limitantes, especialmente en lo que concierne a la propagación.
La propagación in vitro constituye una de las alternativas para la obtención de plantas sanas libres de patógenos (Sandoval et al., 1991).

El cultivo in vitro de meristemo apical permite la producción en masa de mudas de banano totalmente uniformes y de alta calidad sanitaria, libres de patógenos, incluso en espacios reducidos. Por todos los beneficios que ofrece esta técnica, es fundamental establecer un protocolo eficiente de desinfección de los explantes que permita la implementación óptima de esta técnica. (Castro et al., 2002).
Para la desinfección de los explantes de plátano el mejor resultado se obtuvo con el protocolo 1, lavado con agua corriente en jabón líquido 1 mL/L, una suspensión de Yodo – Povidona 10 mL/L (1g/100 ml Polivilpirrolidona) seguido por dos inmersiones de hipoclorito de sodio al 3%, con valores de 94% de explanes viables con una tasa de mortalidad del 6%. El hipoclorito de sodio es el producto con mejores resultados en los procesos de desinfección en la propagación de cultivos in vitro, debido a su efectividad, economía y fácil adquisición.