Efecto de las hormonas vegetales y el fotoperiodo en la producción de microtubérculos de papa (Solanum tuberosum L.) / Effect of plant hormones and photoperiod on the production of potato microtubers (Solanum tuberosum L.)

RESUMEN Existen numerosos factores que afectan la micropropagación y la microtuberización en papa; entre ellos, las hormonas vegetales y el fotoperiodo. Para estudiar el efecto de estos dos factores en las variedades 'Arbolona negra' (AN) y 'Granola' (G), se cultivaron microesquejes de cada variedad en medio MS líquido con o sin giberelinas (GA) y con 25 g/L de sacarosa e incubados bajo condiciones de luz blanca continua. Para inducir la microtuberización, las vitroplántulas obtenidas fueron sub-cultivadas en medio MS suplementado con 50 g/L sacarosa, tres concentraciones de BA (0, 1 y 5 mg/L) e incubadas bajo diferentes regímenes lumínicos. El pre-tratamiento con GA favoreció el alargamiento del vástago en AN pero no en G. Ambas variedades produjeron el mayor número de microtubérculos en medio MS suplementado con 5 mg/L de BA, bajo condiciones fotoperiódicas, sin la adición previa de GA. El cultivo in vitro de microesquejes de papa en medios de cultivo suplementados con BA y sacarosa, y la incubación bajo condiciones de días cortos permite obtener microtubérculos de papa en condiciones in vitro, en un tiempo más corto que el que podría esperarse en condiciones tradicionales de cultivo.

ABSTRACT Micropropagation and microtuberization in potato plants are both affected by plant hormones and photoperiod. To study the effect of these factors on potato cultivars 'Arbolona negra' (AN) and 'Granola' (G), microcuttings of each cultivar were cultured on MS liquid medium supplemented with sucrose 25 g/L, with or without gibberellins (GA). These microcuttings were incubated under continuous light. In order to induce microtuberization, the obtained vitroplantlets were subcultured on MS medium supplemented with sucrose 50 g/L, three concentrations of BA (0, 1 and 5 mg/L) and incubated under different light patterns. GA pre-treatment induced shoots elongation on AN but not on G cultivar. The highest microtubers production for both cultivars was achieved on MS medium supplemented with BA 5 mg/L under short day light condition without GA pretreatment. The in vitro culture of microcuttings on culture media supplemented with BA and sucrose, incubated under short day conditions, allowed microtubers production in a shorter time lapse.

Efecto de Dicamba y de ácido 2,4 diclorofenoxiacético sobre la embriogénesis somática en caña de azúcar / Effect of Dicamba and 2,4 dichlorophenoxiacetic acid on sugarcane somatic embryogenesis

El cultivo in vitro de la caña de azúcar ha sido establecido en muchas variedades comerciales con el propósito de producir material libre de enfermedades microbianas, conservar germoplasma, detectar resistencia a enfermedades y plagas, etc. En este sentido, el objetivo de este trabajo fue analizar la efectividad de las auxinas sintéticas ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4D) y ácido 3,6-dicloro-2-metoxibenzoico (Dicamba), en la inducción del proceso de embriogénesis somática y la regeneración de vitroplántulas de distintas variedades de caña de azúcar (C26670, RB855546, V99245, V756, V781, V0050, CC8592, CC8475). Para esto se cultivaron discos de hojas en fase de macollamiento, de 1 cm de diámetro y 2 mm de grosor, en medio Murashige-Skoog, 1962 (MS) suplementado con 50 ml.l-1 agua de coco, 30 g.l-1 sacarosa y dos tratamientos diferentes: 3 mg.l-1 2,4-D ó 6.63 mg.l-1 Dicamba, ambos en completa oscuridad a 25ºC, durante 1 mes. Los callos obtenidos se colocaron en medio de regeneración, conteniendo ½ sales MS, 200 ml.l-1 agua de coco y 60 g.L-1 sacarosa, incubándose bajo luz continua, 25ºC, por 2 meses. El mayor porcentaje de callo embriogénico se obtuvo en medios suplementados con Dicamba un promedio de 70,83 % de callo embriogénico por variedad ; mientras que en los medios con 2,4D se obtuvo 62,08 % de callo embriogénico por variedad. Se obtuvo un promedio de 89,00 % de plantas regeneradas a partir de los callos obtenidos en medios con Dicamba y 66,12 % de plantas a partir de callos obtenidos en medios con 2,4D. Con el uso de Dicamba se estableció un sistema eficiente de embriogénesis somática para estas variedades de caña de azúcar.

In order to conserve sugarcane germplasm, produce microbial disease-free material, detect resistance to diseases and pests, etc., in vitro propagation of sugarcane has been established in many commercial varieties. In this sense, the aim of this work was to analyze the efficiency of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4D) and 3,6-dichloro -2- methoxybenzoic acid (Dicamba) to induce somatic embryogenesis and regeneration of plantlets from sugarcane varieties C26670, RB855546, V99245, V756, V781, V0050, CC8592, CC8475. For induction of embryogenic callus, leaf discs in tillering stage of 1 cm diameter and 2 mm thick, were inoculated on Murashige-Skoog, 1962 medium (MS), supplemented with 50 ml.l-1 coconut water, 30 g.l-1sucrose and two different treatments: 3 mg.l-1 2,4D or 6.63 mg.l-1 Dicamba, both of them in total darkness at 25 °C, during 1 month. For plant regeneration, embryogenic calli were transferred to ½ MS salts supplemented with coconut water 200 ml.l-1 and sucrose 60 g.l-1 and incubated under continuous light, 25 °C, for 2 months. The highest percent of embryogenic callus induction was obtained in media supplemented with Dicamba, an average of 70.83 % of embryogenic callus by variety, while in media with 2,4-D, 62.08 % of embryogenic callus was obtained by variety. An average of 89,00 % of plantlets was obtained from calli induced on media with Dicamba and an average of 66.12% of plantlets was obtained from calli induced on media supplemented with 2,4D. Using Dicamba it was possible to establish an efficient somatic embryogenesis protocol for these sugarcane varieties.

Effect of culture medium consistence and silver nitrate on micropropagation of two potato (Solanum tuberosum) cultivars / Efecto de la consistencia del medio de cultivo y del nitrato de plata en la micropropagación de dos cultivares de papa (Solanum tuberosum)

Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the main crops of the Andes region in Venezuela where some S. tuberosum ssp. andigena cultivars are used, including Arbolona negra. Since 1946, the Andean cultivars have been slowly substituted with foreign potato seeds, for example cv. Granola from Germany. Potato micropropagation is an excellent alternative for the conservation of native cultivars, for the massive production of potato seeds and for the production of plantlets with adequate growth parameters that allow the study of potato-pathogen interactions. However, potato's vitroplants frequently show symptoms caused by ethylene accumulation in the culture flasks. In this work, we compare the in vitro response of Granola and Arbolona negra cultivars using MS semi-solid or liquid medium supplemented or not with AgNO3. These potato cultivars did not show epinasty or hyperhidricity symptoms caused by ethylene when were cultivated on MS (1962) semi-solid medium supplemented with AgNO3 2 mg l-1. Under these conditions, leaf area shows the highest values for both cultivars, but there were no differences in others growth parameters such as stem length or leaf number in comparison with plantlets cultivated on medium without AgNO3. These results allowed us to recommend the use of semi-solid medium supplemented with AgNO3 for the micropropagation of these two cultivars.

La papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los principales cultivos de la región de los Andes de Venezuela, donde algunos cultivares de S. tuberosum ssp. andigena se utilizan, entre ellos, Arbolona negra. Desde 1946, los cultivares andinos han sido poco a poco sustituidos por cultivares comerciales, por ejemplo Granola de Alemania. La micropropagación es una excelente alternativa para la conservación de cultivares nativos de papa, para la producción masiva de semillas y para la producción de vitroplantas con parámetros de crecimiento adecuados que permitan el estudio de la interacción papa-patógeno. Sin embargo, las vitroplantas de papa frecuentemente muestran síntomas causados por la acumulación de etileno en los envases de cultivo. En este trabajo, se compara la respuesta in vitro de los cultivares Granola y Arbolona negra en medio MS semisólido o líquido suplementado o no con AgNO3. Estos cultivares no presentaron síntomas de hiperhidricidad o epinastia causados por el etileno cuando se cultivaron en medio MS (1962) semisólido suplementado con AgNO3 2 mg·l-1. Bajo estas condiciones el área foliar mostró los valores más altos para ambos cultivares, pero no hubo diferencias en los otros parámetros de crecimiento medidos tales como la longitud del tallo o el número de hojas en comparación con vitroplántulas cultivadas en medio sin AgNO3. Estos resultados nos permiten recomendar la utilización del medio semisólido suplementado con AgNO3 para la micropropagación de estos dos cultivares.

Genetic stability of Solanum tuberosum L. CV. Désirée plantlets obtained from embryogenic cell suspension cultures

Se analizó la estabilidad genética de plántulas de Solanum tuberosum L. cv. Désirée obtenidas a partir del cultivo de células embriogénicas en suspensión, las que fueron inducidas a partir de callos mixoploides con abundantes células binucleadas. Las plantas regeneradas a partir de estos tejidos presentaron un número euploide de cromosomas (2n=4x=48). Este resultado indica que en este sistema las células euploides fueron seleccionadas para seguir el proceso de embryogenesis somática y regeneración de plantas. La estabilidad genotípica de las plantas regeneradas fue evaluada mediante marcadores RAPD. Los resultados indican que las nuevas poblaciones de plantas son altamente homogéneas.

Micropropagación y organogénesis de dioscorea alata (ñame) / Micropropagation and organogenesis of dioscorea alata (ñame)

Para establecer una metodología eficiente para la propagación in vitro del ñame (Dioscorea alata) se obtuvieron plantas a partir de tubérculos en condiciones de vivero. Para micropropagación se extrajeron segmentos de tallo de 1 cm de largo con un nudo y 1-2 yemas laterales; para organogénesis se utilizaron las plantas obtenidas por micropropagación, de las cuales se escindieron segmentos de microesquejes. Los explantes fueron cultivados en medio Murashige y Skoog (MS, 1962) suplementado con diferentes combinaciones hormonales. Para la micropropagación se utilizaron medios constituidos solo con las sales MS completas o reducidas a 1/5, y tres medios suplementados con hormonas vegetales, obteniéndose un promedio de 4,90 brotes por explante en el medio suplementado con 0,5mg.l-1 BA. En la multiplicación masiva, el medio de cultivo fue suplementado con 2mg.l-1 BA y se obtuvo un promedio de 5,75 plantas por explante, a los 90 días de cultivo. Para la inducción de organogénesis directa se utilizó MS suplementado con 1mg.l-1 BA + 0,5mg.l-1 ANA. Tras 105 días de cultivo se observó un promedio de 25,15 brotes por explante. El 10 por ciento de los microesquejes cultivados presentaban formación de callo y la regeneración de 5,3 brotes por fragmento de callo de 1 cm 2. La regeneración D. alata por micropropagación se obtiene después de 4,5 meses de cultivo, mientras que por organogénesis se obtiene a los 6 meses, pero con mayor número promedio de brotes por explante. En ambos sistemas, el enraizamiento se logró en el mismo medio usado para el establecimiento del proceso. Las plantas regeneradas a partir de estos sistemas se aclimataron en sustratos de tierra negra abonada y arena lavada (1:1) con eficiencia de 70.7 por ciento de plantas aclimatadas.

Somatic embryogenesis in Solanum tuberosum from cell suspension cultures: histological analysis and extracellular protein patterns.

An embryogenic cell suspension, continuously grown in Murashige and Skoog (MS) medium with 0.5 mg/L of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, was established from friable callus of Solanum tuberosum internode sections. The cell suspension was predominantly composed of cell masses and free embryogenic cells. When transferred to an auxin-free medium with zeatin, somatic embryos (SEs) developed and converted to complete plants when cultured on solid MS medium without growth regulators. The system produced approximately 600 SEs per 50 mL of medium. In this investigation, accumulation of extracellular proteins (EPs) of different molecular weights were found associated to different phases of the embryogenic process. At the initiation of the cell suspension, cell clusters and free cells present in the culture (phase "A") secreted a 78kDa EP, unique to this phase. In phase "B", which is related to embryonic cell determination process, proteins (7-14kDa) were secreted mainly by embryogenic cells. In phase "C", SEs in different developmental stages secreted protein of 32 kDa, which appeared as a particular feature of the phase. EPs of phase "D", secreted by torpedo and mature embryos, had molecular weights between 20 and 50 kDa. Further studies will be necessary to identify these proteins and link them to previously identified somatic embryogenesis-related proteins. Histological analysis of the potato embryogenesis in liquid media showed unicellular origin of the SE.

Micropropagación y organogenesis de aster ericoides cultivar Monte Cassino / Micropropagation and organogenesis of the Monte Cassino cultivar of aster ericoides

La micropropagación y la organogénesis de Aster ericoides cultivar Monte Cassino fueron establecidas a partir del cultivo de yemas, microesquejes y hojas obtenidos de plantas de 2 meses de edad mantenidas en condiciones de vivero. Las yemas y microesquejes fueron cultivados en medios MS suplementados con 1mgúl-¹ de cinetina (K) y 0,5mgúl-¹ de ácido indolacético (AIA), obteniendo a los 2 meses de cultivo un promedio de 4,68 brotes a partir del cultivo de microesquejes y de 2,64 brotes a partir del cultivo de yemas. El proceso de organogénesis fue inducido utilizando explantes de hojas de plantas cultivadas in vitro en medios MS suplementados con benciladenina (BA) y ácido naftaleno-acético (ANA). El proceso de organogénesis directa fue observado en medio MS suplementado con 0,5mgúl-¹ BA y 0,5mgúl-¹ ANA, obteniendo un número promedio de 1 brote por explante, a los 30-45 días de cultivo. La organogénesis indirecta se observó a partir de callos cultivados en medios suplementados con las mayores concentraciones de BA, obteniéndose el mayor índice de formación de brotes (1,16) en el medio suplementado con 5mgúl-¹ BA y 0,5mgúl-¹ ANA, a los 6 meses de cultivo. El mayor porcentaje de aclimatación (80 por ciento) fue observado en plantas obtenidas a partir del proceso de organogénesis en sustratos de tierra negra. La micropropagación a través del cultivo de microesquejes resultó el sistema de propagación in vitro más eficiente para Aster ericoides cultivar Monte Cassino.

Plant regeneration of Anthurium andreanum cv Rubrun

To establish an efficient regeneration system for Anthurium andreanum cv Rubrun, seeds from plant spadixes were germinated on a medium supplemented with 2.2 muM BA. After 2 weeks, 74 percent of the seeds germinated and four weeks later, micro-cuttings from these plantlets were subcultured on a medium containing 4.4 muM BA and 0.05 muM NAA. On average, 3.6 shoots per explant were obtained. Four weeks old in vitro plants from germinated seeds and the plantlets obtained from micro-cuttings, showed callus proliferation at the stem base. These tissues were subcultured on a medium supplemented with 8.9 muM BA and 2.7 muM NAA. After 6 weeks of culture, about 43.8 plantlets per square cm of callus were obtained. Anatomical studies showed the organogenic nature of these calli. Anthurium andreanum plants regenerated by organogenesis were transferred to pots and a rate of 80 percent of plant acclimatization was obtained.

[Improvement of somatic embryogenesis process in sugarcane Venezuelan cultivars]. / Optimización del proceso de embriogénesis somatica en variedades venezolanas de caña de azúcar.

Efficient embryogenic callus formation (70%) in many sugarcane cultivars, has been established using young leaf explants cultivated on modified Murashige and Skoog medium containing 13 microM 2,4-dichlorophenoxiacetic acid (2,4-D). However, Venezuelan sugarcane cultivars V78-1 and V75-6 produced only 30% of embryogenic callus when were cultured in these conditions. In order to improve somatic embryogenesis in these Venezuelan cultivars, embryogenic calli were induced using different media: C3 (13 microM 2,4-D); C7 (31.5 microM 2,4-D); Cd (30 microM Dicamba) and C5BA (22.5 microM 2,4-D, 22.2 microM N6-Benzyladenine). After 45 days of induction, the highest embryogenic callus production (90%), was observed in both cultivars, when they were cultured on Cd medium. Moreover, plant development from somatic embryos originated in this callus, was evident four days after incubation on regeneration medium (without hormones), while the somatic embryos originated from calli growing in C3, C7 and C5BA media, gave rise to plants eight days after incubation on regeneration medium.

Optimizacion del proceso de embriogenesis somatica en variedades venezolanas de caña de azucar / Improvement of somatic embryogenesis in sugarcane venezuelan cultivars

En muchas variedades de caña de azúcar, se induce un alto porcentaje de callo embriogénico (70 %), al cultivar ôin vitroö explantes de hojas jóvenes en un medio constituido por las sales de Murashige y Skoog ,y 13 M de ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D). Sin embargo, en las variedades venezolanas V78-1 y V75-6 el porcentaje de callo embriogénico producido en estas condiciones,es menor (30 %). Con el fin de optimizar el proceso de embriogénesis somática en estas dos variedades, se indujo la formación de callo embriogénico utilizando diferentes medios: Medio C3 (13 M de 2,4-D); Medio C7 (31.5 M de 2,4-D); Medio Cd (30 M de Dicamba) y medio C5BA (22.5 M de 2,4-D y 22.2 M de Benciladenina). Después de 45 días, en el medio Cd se observó el mayor porcentaje de calloembriogénico para ambas variedades (90 %). La capacidad morfogenética de estos callos, quedó evidenciada al ser transferidos al medio de regeneración (sin hormonas), donde a los cuatro días ya se observaba la formación de plantas a partir de los embriones somáticos obtenidos en el medio Cd, mientras que los embriones provenientes de los medios C3, C7 y C5BA, comenzaban a desarrollar plantas a los ocho días.