Propagación in vitro de diferentes genotipos de mandioca (Manihot esculenta Crantz) vía inducción de múltiples vástagos

Abstract

La mandioca (Manihot esculenta Crantz, Euphorbiaceae) es un arbusto cultivado principalmente por la producción de raíces tuberosas amiláceas. Su propagación tradicional se realiza a través de estacas de tallos, la cual es sencilla, pero conlleva algunos inconvenientes. La propagación in vitro de mandioca ha permitido mejorar la tasa de multiplicación, sin embargo, hasta el momento, las metodologías puestas a punto son eficientes en algunos genotipos. El objetivo de esta tesis fue determinar las condiciones óptimas necesarias para la propagación in vitro de mandioca, utilizando la vía de regeneración organogénica directa por inducción de múltiples vástagos (MV), aplicable a 10 cultivares de interés para la agricultura del Nordeste argentino. Para ello, se planteó evaluar el efecto de diferentes factores que afectan la propagación in vitro mediante la promoción de la regeneración de MV. En primer lugar, se evaluó el efecto de los medios de cultivo adicionados con citocininas (BAP, CIN y TDZ), en 5 dosis (0,5, 1, 5, 10 y 15 mg/L), y 2 controles (MS y MS + 0,01 mg/L BAP + 0,01 mg/L ANA + 0,1 mg/L AG3 empleado de rutina en micropropagación de mandioca) sobre la inducción de MV. En el Experimento 1 se demostró que los medios adicionados con 0,5 o 1 mg/L de BAP o bien 5 o 10 mg/L de CIN, fueron los que permitieron que el 100% de los cultivares evaluados respondan positivamente. Además se estudió la capacidad de enraizamiento de los vástagos derivados de MV y la calidad de las plantas regeneradas en términos de peso seco. En el Experimento 2 se observó que, los medios adicionados con BAP (0,5 y 1 mg/L) fueron los que manifestaron las mejores respuestas de regeneración de MV. El tiempo de inducción mínimo favorable resultó ser de 20 días, aunque persistieron las diferencias genotípicas en la regeneración de MV. La interacción entre el cultivar, los medios de cultivo y el tiempo de exposición a las citocininas sobre la longitud de vástagos derivados de MV, demostró que hubieron cultivares que formaban los vástagos más altos (cv. Surubím y MCol 1505), otros los más bajos (cvs. Ramada Paso y Santa Catarina) y un tercer grupo que presentaba variaciones con una tendencia al aumento de la longitud cuando el medio se encontraba suplementado con las concentraciones más bajas de citocininas y tiempos de inducción más cortos. En el Experimento 3, se analizó el efecto de 3 medios de cultivo destacados (i.e. MS + 0,5 mg/L de BAP; MS + 1 mg/L de BAP y MS + 10 mg/L de CIN) y distintas condiciones lumínicas (i.e. tratamientos con luz blanca, luz azul, luz roja y oscuridad) sobre la diferenciación de MV, la producción de nudos por explante y la elongación de los vástagos derivados de MV. El medio con BAP promovió una mayor diferenciación de MV y producción de nudos, favoreciendo su elongación, en particular, cuando se empleó una concentración de 0,5 mg/L. Cuando los explantes fueron sometidos a luz blanca, azul o roja no se observaron variaciones significativas en la diferenciación de MV, sin embargo, fue deprimida en oscuridad así como la producción de nudos. La incubación en luz blanca o azul ejerció efectos similares sobre la producción de nudos. Será necesario entonces seguir explorando otras alternativas para optimizar la elongación, sin perjuicio de la eficiencia de la propagación. A partir de los resultados obtenidos en esta tesis, se sugiere un protocolo de multiplicación in vitro de mandioca vía múltiples vástagos aplicable a genotipos diferentes de mandioca.

Cassava (Manihot esculenta Crantz, Euphorbiaceae) is a shrub cultivated mainly for the production of starchy tuberous roots. It is traditionally propagated through stem cuttings, which is a simple method, but has some inconvenient. The in vitro propagation of cassava has made possible to improve the multiplication rate, however, until now the methodologies developed are efficient only for a few genotypes. The aim of this thesis was to determine the optimal conditions for the in vitro propagation of cassava, through direct shoot organogenesis by induction of multiple shoots (MV), applicable to 10 cultivars of interest for the agriculture of Northeast Argentina. For this, it was proposed to evaluate the effect of different factors that affect in vitro propagation by promoting MV regeneration. First, were evaluated the effect of the culture media added with cytokinins (BAP, CIN and TDZ), in 5 doses (0.5, 1, 5, 10 and 15 mg/L), and 2 controls (MS and MS + 0.01 mg/L BAP + 0.01 mg/L ANA + 0.1 mg/L AG3 frequently used in cassava micropropagation) on the induction of MV regeneration. Results from Experiment 1 showed that the media added with a cytokinin, either 0.5 or 1 mg/L of BAP or 5 or 10 mg/L of CIN, were those that allowed to 100% of the evaluated cultivars respond positively. The rooting capacity of the shoots derived from MV and the quality of the regenerated plants in terms of dry weight were also studied. In Experiment 2 it was observed that the media added with BAP (0.5 and 1 mg/L) were those demonstrated the best MV regeneration responses. The minimum favorable induction time was 20 days, although genotypic differences in MV regeneration persisted. The interaction between the cultivar, the culture media and the time of exposure to cytokinins on the length of shoots derived from MV, showed that some cultivars formed the highest shoots (cv. Surubím and MCol 1505), others the lowest (cvs. Ramada Paso and Santa Catarina), and a third group that presented variations with a tendency to increase in length when the medium was supplemented with the lowest concentrations of cytokinins and shorter induction times. In Experiment 3, the effect of the best MV induction culture media (i.e. MS + 0.5 mg/L BAP; MS + 1 mg/L BAP and MS + 10 mg/L CIN), combined with different light conditions (i.e. treatments with white, blue and red light, and darkness) on the differentiation of MV, the production of nodes by explant and the elongation of the stem derived from MV were analyzed. Medium with BAP promoted a greater differentiation of MV and production of nodes, favoring their elongation, in particular, when a concentration of 0.5 mg/L was added. When the explants were subjected to white, blue or red light, no significant variations were observed in the differentiation of MV; however it was depressed in the dark as well as the production of nodes. Incubation in white or blue light had similar effects on nodes production. Thus, it will be necessary to continue exploring other alternatives to optimize elongation, without prejudice to the propagation efficiency. Based on the results obtained in this thesis, an in vitro multiplication protocol for cassava via multiple shoots applicable to different genotypes is suggested.