Aclimatización y evaluación en campo de yemas de boniato encapsuladas

Acclimatization and field evaluation
of sweet potato encapsulated buds.

2. Resumen
4. Materiales y
   Métodos
5. Resultados y
   Discusión
6. Conclusiones
7. Referencias

Resumen

Yemas de boniato del clon CEMSA 78-354, tomadas de
tubérculos mantenidos en agua en
condiciones semicontroladas de laboratorio
fueron encapsuladas en alginato de sodio al 3%, disuelto en las
sales Murashige y Skoog, 1962 (MS) complementadas con 1.0
mg.l-1 de tiamina, 100.00 mg.l-1 de
mioinositol, 10.0 mg.l-1 de ácido
giberélico, 1.0 mg.l-1 de 6-bencilaminopurina,
0.05 mg.l-1 de ácido indolacético y 30
g.l-1 de sacarosa. Durante la fase
aclimatización la supervivencia y el crecimiento fueron
superiores cuando se emplearon yemas encapsuladas brotadas in
vitro en comparación con las yemas recién
encapsuladas y yemas sin encapsular. Las plantas
provenientes de yemas encapsuladas mostraron mayor supervivencia
y número de ramas, pero menor número y peso de los
tubérculos en comparación con las plantas obtenidas
por el método
tradicional cuando se evaluaron en condiciones de
campo.

Palabras clave: semilla sintética,
Ipomoea batata, encapsulación, semilla
artificial

Abstract

Buds of CEMSA 78-354 sweet potato clone taken from
tubers maintained in semicontrolated conditions were encapsulated
in 3% sodium alginate beads containing Murashige and Skoog, 1962
(MS) salts solution supplemented with 100.00 mg.l-1
myoinositol, 10.0 mg.l-1 giberellic acid, 1.0
mg.l-1 6-bencilaminopurin, 0.05 mg.l-1
indolacetic acid and 30 g.l-1 sucrose. Survival and
growth using encapsulated buds with shoot and root development
in vitro were bigger than using buds just encapsulated and
not encapsulated buds during acclimatisation. The plant from
encapsulated buds shown higher survival and number of branches
but the number and weigh of tuber were lower than plants from
traditional sown methods in field conditions.

Key Words: synthetic seed, Ipomoea
batatas, encapsulation, artificial seed

Introducción

El boniato ( Ipomoea batatas (L.) Lam.)
ocupa el sexto lugar entre los alimentos
más importantes del mundo (Jarret, 1991). En Cuba, el
boniato se cultiva en casi todas las localidades, por ser un
cultivo que se adapta fácilmente a casi todas las
condiciones climáticas y de suelo. Este
cultivo juega un importante papel desde el
punto de vista económico y para la alimentación humana y
animal, constituyendo una fuente de carbohidratos,
vitamina A y calcio (González, 1996). La necesidad de
satisfacer las demandas alimenticias de la población, exige la búsqueda de
alternativas para lograr la recuperación del boniato,
siendo una de las limitantes para esto, la insuficiente cantidad
y calidad de las
semillas. La aplicación de técnicas
biotecnológicas, para la producción de semillas libres de plagas y
enfermedades, el
mejoramiento genético y la conservación de la
diversidad genética
de los cultivos constituye una alternativa muy prometedora; sin
embargo, estas técnicas
son muy costosas, lo que exige la búsqueda de nuevas
vías que permitan acortar el ciclo de producción de la semilla y reducir los
costos. La
encapsulación de brotes, ápices y yemas ha
constituido una alternativa interesante de propagación en
varias especies: Morus indica L. (Bapat y Rao, 1987),
banano (Rao et al., 1993) kiwi, melocotón y
frambuesa (Piccioni y Standarti, 1995), papa (Vilariño
et al., 1996) y varias especies forestales (Maruyama et
al., 1997), es una forma ventajosa de obtención de
semillas de calidad, libres
de plagas y enfermedades en un corto
periodo de tiempo, esto
favorece la posibilidad de incorporar a la cápsula:
nutrientes, fungicidas, reguladores del crecimiento,
microorganismos beneficiosos, etc. El encapsulado de yemas ofrece
posibilidades para la siembra mecanizada y la conservación
e intercambio internacional de germoplasma debido a su
pequeño tamaño y facilidad de manejo, sin embargo,
existen muy pocas referencias relacionadas con el comportamiento
en condiciones ex vitro de yemas, brotes y embriones
encapsulados, fundamentalmente sobre su comportamiento
en condiciones de campo. El presente trabajo se desarrolló
con el fin de evaluar el comportamiento de yemas de boniato
encapsuladas en condiciones de aclimatización y de
campo.

Materiales y
Métodos

Material vegetal

Para todos los experimentos se
emplearon yemas de boniato provenientes del clon CEMSA 78-354,
tomadas de tubérculos mantenidos en agua en
condiciones semicontroladas de laboratorio.
Las yemas se desinfectaron en una solución de hipoclorito
de sodio al 1% de cloro activo durante 15 minutos. Se enjuagaron
tres veces con agua destilada estéril en la cabina de
flujo laminar y fueron cortadas a un tamaño de 1.5-2.0 cm,
de forma que se eliminaran los tejidos afectados
durante la desinfección. Posteriormente se colocaron sobre
papel de
filtro seco estéril durante tres días con el fin de
propiciar el desarrollo de
raíces y la elongación de las yemas.

Encapsulación

En el encapsulado se empleó alginato de sodio al
3%, disuelto en las sales MS complementadas con 1.0
mg.l-1 de tiamina, 100.0 mg.l-1 de
mioinositol, 10.0 mg.l-1 de ácido
giberélico, 1.0 mg.l- de 6-bencilaminopurina,
0.05 mg.l- de ácido indolacético y 30
g.l-1 de sacarosa, el pH se
ajustó a 5.6 antes de disolver el alginato. En el momento
de la encapsulación, las yemas se mezclaron con la
disolución de alginato de sodio al 3% estéril en
una cristalizadora, previamente esterilizada y se hicieron gotear
utilizando una pipeta a la cual se había cortado la punta,
en una disolución de CaCl2 .2H2O 100
mmol.l- en la cual se mantuvieron durante 30 minutos
con vista a obtener la dureza adecuada. Se colocaron a
razón de cuatro cápsulas en frascos que
contenían 20 ml de medio de cultivo MS sin reguladores del
crecimiento y se incubaron en cámara de luz solar, con
una intensidad luminosa de 54
µmol.m-2s-1, 25± 2° C de temperatura y
humedad relativa de 80 a 90 % durante cuatro semanas.

Aclimatización

Se realizó en la fase de adaptación de la
Biofábrica de Granma y se evaluaron los siguientes
tratamientos.

1-. Yemas encapsuladas cultivadas durante cuatro semanas
in vitro, las cuales poseen brotes y raíces que han
emergido de la cápsula, con una longitud media de 2.5 cm,
2.7 hojas y 4.5 raíces por planta.

2-. Yemas  recién encapsuladas (el
encapsulado se realizó siguiendo el procedimiento
antes descrito en condiciones no estériles y seguidamente
se plantaron en el sustrato escogido)

3-. Yemas  no encapsuladas (segmentos nodales
conteniendo una yema axilar de 2.0 cm de longitud)

Todos los tratamientos fueron plantados en bandejas de
polieturano, sobre un sustrato compuesto por una mezcla de 50% de
cachaza  totalmente descompuesta y 50% de
 estiércol  vacuno. Se realizaron tres riegos al
día durante 10 minutos utilizando microaspersores. Se
empleó un diseño
completamente aleatorizado con tres repeticiones por tratamiento,
cada bandeja constituyó una repetición, con 60
yemas por bandeja.

A los 30 días se evaluaron las variables:
Porcentaje de supervivencia; se consideraron vivas las yemas que
mantenían su coloración verde, número de
hojas; se determinó por conteo del número total de
 hojas, independientemente de su estado de
desarrollo,
ancho  y  largo  de  la  hoja; se
midió con una regla la  3ra hoja
completamente extendida contando a partir de la yema apical, el
ancho se midió por la parte central de la hoja  y el
largo se tomó desde la base (unión con el peciolo)
hasta el ápice de la hoja.Evaluación
en campo

Se realizó en áreas de la finca de
semillas "El Tamarindo" perteneciente a la Empresa de
Cultivos Varios de Cautillo (ECVC) Bayamo, Granma, en el periodo
comprendido entre el 13 de Junio y el 27 de Octubre de 2000. Se
utilizó un diseño
de bloques al azar, con tres repeticiones y cinco tratamientos.
Se utilizaron parcelas de 3.6 m de ancho y 5.0 m de largo, para
un tamaño de 18.0 m2, el marco de
plantación entre surcos fue de 0.90 m y la distancia entre
plantas de 0.23 m para un total de 84 plantas por
parcela.

No se aplicó fertilización alguna, ni
productos
químicos durante la investigación, así mismo no se
realizaron riegos durante el ciclo de evaluación, durante
los últimos 120 días se colocaron trampas de
ferromonas para la captura de tetuanes.

Los tratamientos evaluados fueron:

I-. Plantas de boniato provenientes de yemas
encapsuladas, aclimatizadas en bandejas de polieturano durante 30
días.

II-. Esquejes de 20-25 cm de longitud provenientes de
tubérculos mantenidos en condiciones semicontroladas de
laboratorio.

III-. Esquejes de 20-25 cm de longitud provenientes de
bancos de
semillas (método
tradicional).

El porcentaje de supervivencia del material vegetal se
evaluó por conteo del número de plantas vivas a los
10 días posteriores a la siembra y en ese momento se
realizó la resiembra de las plantas muertas. El cierre de
campo se determinó visualmente a los 30 días
después de la plantación. A los 135 días se
realizó la cosecha. Se tomaron 10 plantas por parcela y se
evaluaron los siguientes indicadores:
Número de ramas por planta; se determinó por conteo
del número total de ramificaciones de la planta, largo de
las ramas; se midió utilizando una cinta métrico la
rama más larga, desde la base del tronco hasta la yema
apical, número de tubérculos por plantas; se
realizó por conteo del número total de
tubérculos por planta independientemente de su
tamaño, peso de los tubérculos; se determinó
el peso total de tubérculos por planta utilizando una
balanza técnica y se dividió este resultado entre
el número de tubérculos por planta.

Los datos se
procesaron mediante un análisis de varianza simple, empleando el
sistema
estadístico Statistic. Cuando existieron
diferencias significativas se aplicó la prueba de
comparación de medias de Tukey para un nivel de
significación de 0.05.

Resultados y
Discusión

El paso más crítico en la tecnología de la
semilla sintética es la formación de plantas a
partir de brotes o embriones encapsulados bajo condiciones no
estériles ( Fujii et al., 1989), por esto en muchos
casos se promueve antes su brotación y enraizamiento in
vitro. Como puede apreciarse en la tabla 1 se obtuvo un 100%
de supervivencia de  las plantas obtenidas de yemas
encapsuladas brotadas in vitro y sólo el 37.5% y
 81.6%  en las yemas
recién  encapsuladas y sin encapsular
respectivamente. Como demuestran estos resultados, las yemas
encapsuladas brotadas in vitro toleraron mejor las
condiciones de aclimatización, lo cual lógicamente
estuvo dado por presentar un sistema foliar y
radicular ya desarrollado cuando son plantadas en estas
condiciones. Estos resultados coinciden con los referidos por
Murayama et al., 1997 en ápices encapsulados de
Cedrela odorata L., Guazuma crinita Mart. y
Jacaranda mimosaefolia D.Don los que informaron valores de
conversión in vitro de 60, 80 y 100%
respectivamente, pero cuando se llevaron a condiciones in
vivo se redujo a un 6.7, 3.3 y 31.7%. Sin embargo, cuando
fueron incubadas in vitro durante una semana los valores de
conversión in vivo se incrementaron entre 28.6 y
100%, respectivamente. Quiala et al. (1997) obtuvieron en
embriones somáticos encapsulados de café y
de caña de azúcar
mayores valores de
conversión en planta después de ser sometidos a un
periodo de pregerminación in vitro.

Tabla 1. Comportamiento de la supervivencia de yemas de
boniato encapsuladas durante la aclimatización.

La  baja supervivencia  de las yemas
recién encapsuladas consideramos que pudo estar dada por
diferentes causas entre ellas: imposibilidad de las
yemas  para romper   rápidamente la
  cápsula, lo que propicia el ataque de
insectos, fundamentalmente hormigas, las cuales son
atraídas por el medio de cultivo que contiene la
cápsula lo cual afecta la brotación, además
un exceso de humedad del sustrato que provocó la
pudrición del explante. Jiménez y Quiala (1998)
refieren entre los factores que influyen en la conversión
en planta de las yemas y embriones encapsulados: dureza de la
cápsula, ataque de insectos y microorganismos, la calidad
del endospermo artificial, entre otros. Bapat y Rao (1988)
obtuvieron en condiciones in vitro un 16% de
conversión en planta de yemas encapsuladas de Sandalwood y
no lograron conversión en planta cuando estas fueron
plantadas in vivo. Resultados obtenidos por Standardi y
Piccioni (1997) refieren porcentajes de supervivencias del 100% y
90.4% cuando plantaron yemas encapsuladas de Malus pumila
Mill. en agar y en una mezcla de suelo
respectivamente.

La evaluación sistemática del crecimiento
y desarrollo del material vegetal durante la
aclimatización permite determinar el momento adecuado para
llevar las plantas al campo, además, posibilita evaluar la
calidad del material vegetal que se llevará a condiciones
de producción. En la tabla 2 se muestra que las
plantas obtenidas a partir de yemas encapsuladas convertidas
in vitro alcanzaron valores significativamente superiores
en  todas las variables
evaluadas en comparación con las plantas obtenidas de
yemas recién encapsuladas y  yemas  sin
encapsular.

Tabla 2. Comportamiento del número
de hojas por planta, largo y ancho de la hoja después de
30 días en la fase de aclimatización de yemas de
boniato encapsuladas.

Medias con letras diferentes en una misma columna
difieren según Tukey ( p< 0.05)

Aguilera et al. (1999) obtuvieron mayor altura de
las plantas y mayor número de hojas por planta cuando
emplearon estiércol  vacuno como   sustrato
  en   la aclimatización  de
 plantas in vitro  de ñame.

Lograr una elevada supervivencia del material vegetal
sembrado en el campo evita gastos por
resiembra, facilita el control de las
plantas indeseables y un mayor aprovechamiento del área de
cultivo. La supervivencia evaluada a los 10 días
posteriores a la siembra (Tabla 3) muestra que los
mayores valores se alcanzaron cuando se emplearon plantas
provenientes de yemas encapsuladas. Estos resultados pueden
atribuirse a que estas poseen al ser sembradas en el campo un
sistema radical y foliar desarrollado, además se
trasplantaron con el sustrato en el cual crecieron durante la
fase de aclimatización, esto les permitió resistir
mejor las condiciones de escasa humedad y altas temperaturas bajo
las cuales se plantó el experimento, no así el
material proveniente de tubérculos y de bancos de
semillas (método tradicional de siembra) los cuales deben
comenzar a desarrollar raíces y brotes para poder nutrirse
y en los primeros días del experimento la humedad del
suelo no fue la óptima por no existir posibilidades de
riego.

El cierre de campo realizado por estimación
visual a los 30 días reflejó un 80% de área
cubierta, excepto cuando se emplearon esquejes de
tubérculos (Tratamiento II) donde se alcanzó
sólo un 60% de área cubierta, el desarrollo de las
plantas en todas las variantes fue vigoroso, mostrando un intenso
color verde y
hojas de un tamaño normal para el clon empleado, sin
diferencias entre los tratamientos evaluados.

Tabla 3. Comportamiento en condiciones de campo
del material vegetal evaluado.

I- Plantas provenientes de yemas
encapsuladas.

II- Esquejes provenientes de tubérculos
mantenidos en condiciones semicontroladas de
laboratorio.

III- Esquejes provenientes de bancos de semillas
(método tradicional).

Medias con letras diferentes en una misma columna
difieren según Tukey ( p< 0.05)

El número de ramas por planta (Tabla 3) es mayor
en las plantas provenientes de yemas encapsuladas con respecto a
los demás tratamientos, esto puede estar dado por el
efecto residual de los reguladores del crecimiento empleados en
el medio de cultivo para la encapsulación,
fundamentalmente el 6-BAP, del cual se conoce, favorece la
formación de brotes múltiples y el rejuvenecimiento
que provoca el cultivo in vitro. La longitud promedio de
las ramas no mostró diferencias significativas entre los
tratamientos. Los resultados alcanzados son indicadores de
las potencialidades del empleo de
yemas encapsuladas de boniato como fuente de semillas, pues al
proporcionar un elevado número de ramas por planta
incrementaría el volumen de
material de siembra, además de las ventajas asociadas a la
sanidad de la semilla. Mederos (1999) al evaluar plantas in
vitro de yuca (Manihot esculenta) en condiciones de
campo obtuvo un comportamiento agronómico superior de
estas con respecto a las plantas propagadas por el método
tradicional. Así mismo López et al. (1999)
obtuvieron un comportamiento agronómico superior de las
plantas de boniato obtenidas del cultivo in vitro en
comparación con las obtenidas por el método
tradicional de propagación.

En la tabla 3 puede observarse, además, que el
número de tubérculos por planta fue mayor cuando se
empleó el método tradicional, sin embargo el
valor obtenido
estuvo muy por debajo de las potencialidades que posee el clon
empleado. Cuando se emplearon plantas provenientes de yemas
encapsuladas se observó, en ocasiones, el desarrollo de
gran número de raíces pequeñas sin llegar a
engrosar. En esta tabla se muestra, además, que no
existieron diferencias significativas entre los tratamientos
evaluados en cuanto al peso de los tubérculos, los cuales
como lo indican los valores
obtenidos (50-60 g) fueron tubérculos pequeños, a
pesar de extenderse el periodo de cosecha hasta los 135
días. Estos resultados coincidieron con los obtenidos por
Templeton-Somer y Collins (1986) quienes encontraron que las
plantas de boniato obtenidas in vitro de hojas, yemas
laterales o nodos produjeron menores rendimientos que los
provenientes de esquejes. Schutthers et al. (1994)
obtuvieron un alto número de tubérculos por planta,
sin embargo, de un tamaño muy pequeño, cuando
evaluaron plantas de boniato obtenidas de embriones
somáticos. Templeton- Somer y Collins (1986) determinaron
que el uso de las técnicas in vitro reduce el
rendimiento de tubérculos de boniato sólo en el
primer ciclo de siembra, debido fundamentalmente al
rejuvenecimiento del material vegetal, no encontrando diferencias
con el material proveniente de esquejes en un segundo ciclo de
siembra. Hattori (1988) planteó que los bajos rendimientos
obtenidos en la producción de tubérculos de boniato
por las plantas procedentes del cultivo in vitro pudieran
estar asociados a la producción de esporamina (la
proteína más abundante en los tubérculos),
la cual cuando el material vegetal crece in vitro se ha
encontrado que es más abundante en el tallo que en las
raíces, lo cual puede producir un desbalance
químico en la planta e inhibir la producción normal
de tubérculos y el aumento en tamaño de estos. Sin
embargo, Del Sol et al. (1999) al comparar durante tres
ciclos de cosecha plantas de ñame procedentes del cultivo
de tejidos con
plantas propagadas por el método tradicional obtuvieron
durante el primer ciclo un mayor rendimiento tanto en el
número de tubérculos como en el peso de los mismos,
incrementándose en un 43 y 25% respectivamente cuando
emplearon material vegetal procedente del cultivo in
vitro, en el segundo ciclo se ratificó la superioridad
de la semilla procedente del cultivo de tejidos.

Conclusiones.

El empleo de
yemas de boniato encapsuladas brotadas in vitro asegura
una mayor supervivencia y crecimiento del material vegetal
durante la fase aclimatización.

El encapsulado de yemas de boniato constituye una
alternativa valiosa para la propagación de este cultivo
con fines de producción.

Referencias

Aguilera, N, Guedes L y Borges M (1999)
Aclimatización de clones de ñame ( Dioscorea
alata (L.). V Coloquio de Biotecnología Vegetal. IBP.
Cuba

Bapat, VA y Rao PS. (1987) Propagation of Morus
indica by encapsulated shoot buds. Plant Cell Reports 6:
393-395

Bapat, VA y Rao PS (1988) Sandalwood plantlets from
synthetic seeds. Plant Cell Report 7: 434

Del Sol, L, García M, Mederos V, Ventura J,
Cabrera M y Espinosa E (1999) Influencia del cultivo in
vitro sobre los rendimientos del clon de ñame blanco
o pelú ( Dioscorea alata L.). Libro de
resúmenes. I Taller Caribeño de Biotecnología Vegetal (BIOCAT 99).
Bayamo. Cuba

Fuji, JA, Slade D y Redenbaugh K (1989) Maturation and
greenhouse planting of alfalfa artificial seeds. In
vitro Cell. Dev. Biol. 25. 1179.

González, G. (1996) Evaluación de clones
de boniato (Ipomoea batatas (L.) Lam.) para forraje en
la provincia Granma. Tesis
presentada en opción al título de Master en Producción Vegetal.
Universidad
de Granma.

Hattori, T (1988) Expressing in transgenic tabacco of
sporamin gene coding for the storage protein of sweet potato
tuberous root. Israel
Conference Biotechology. No. 100.

Jarret, R (1991) Cultivo de Tejidos de Camote.
Publicaciones CIAT. Colombia. 20
p

Jiménez, EA y Quiala E (1998) Semilla
Artificial. En: Pérez Ponce, JN (Ed) Propagación
y mejora genética de plantas por
biotecnología, pp. 225-240. IBP, Santa Clara.

López, J, Cabrera M, García M, Medero V,
Ventura J y Rayas A (1999) Comportamiento en campo de
plantas in vitro de boniato regeneradas en sistemas de
inmersión temporal. Libro de
Resúmenes. I Taller Caribeño de
Biotecnología Vegetal (BIOCAT 99). Bayamo. Cuba.

Mederos, V (1999) Estudio en condiciones de campo de
vitroplantas de yuca regeneradas por
embriogénesis somática. Libro de
resúmenes. I Taller Caribeño de
Biotecnología Vegetal (BIOCAT 99). Bayamo.
Cuba

Murayama, E, Kinoshita I; Ishii K, Shigenega H, Ohba K
y Saito A (1997) Alginate encapsulated technology for the
propagation of the tropical forest trees: cedrela
odorata L., Guasuma critina Mart and Jacaranda
mimosaefolia D. Don. Sivae Genetica 46:1.

Murashigue, T y Skoog F (1962) A revised medium for
rapid growth and bioassay with tobacco tissue culture. Physiol.
Plant. 15: 473-497.

Piccioni, E y A. Standardi. (1995) Encapsulation of
micropropagated buds of six woody species. Plant Cell, Tissue
and Organ Culture. 42: 221-226

Quiala, E, Jiménez E, de Feria M, Barbón
R, Chávez M y Capote A (1997) Encapsulación de
embriones somáticos de caña de azúcar ( Saccharum sp.) En: Libro de
Resúmenes. Técnicas de Avanzadas Aplicadas a la
Propagación Masiva de Plantas. BIOVEG 97. Ciego de
Avila, Cuba.

Rao, PS, Ganapathi TR, Suprasanna P y Bapat VA (1993)
Encapsulated shoot tip of banana: a new propagation and
delivery system. INFOMUSA. 2. (2): 4
–5.

Standardi, A y E Piccioni (1997). Rooting induction in
encapsulated buds of M.26 apple rootstock for synthetic seed.
Biology of Root Formation and Development Plenum Press.
New York pp
309-314.

Templeton – Somer K.M y Collins WW (1986) Field
performance and clonal variability in sweet potatoes propagated
in vitro.J. Americ. Soc. Hort. Scie. No. 111 (
689-694).

Vilariño S, Agramonte D, Herrera L,
Pérez M, Alvarado Y y Acosta M. (1996) La
encapsulación de yemas axilares de papa. Estudio del
medio de cultivo y de las condiciones para la brotación
in vitro. Centro Agrícola 1-3: 49.

Autor:

Ángel Espinosa Reyes

Orlando González Paneque

Juan José Silva Pupo

Centro de Estudios de Biotecnología Vegetal.
Universidad de
Granma. Apdo 21. CP 85100. Bayamo. Granma. Cuba