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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE CIENCIAS “Cultivo in vitro de diferentes procedencias de Eucalyptus grandis y E. urophylla” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: BIÓLOGA P R E S E N T A: LILIANA ISLAS FLORES TUTOR DRA. HILDA SUSANA AZPIROZ RIVERO 2010 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. El presente trabajo corresponde a la Tesis Profesional de la Pasante Liliana Islas Flores, como parte del Proyecto de Investigación clave CONAFOR-2004-CO4-41 gracias al financiamiento de Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología CONACYT. Hoja de Datos del Jurado 1. Datos del alumno Islas Flores Liliana 57818428 Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Ciencias Biología 98327663 2. Datos del Tutor Dra. Hilda Susana Azpiroz Rivero 3. Datos del Sinodal 1 M. en C. Tomas Hernández Tejeda 4. Datos del Sinodal 2 Ing. Francisco Camacho Morfín 5. Datos del Sinodal 3 M. en C. Viridiana Morales Sánchez 6. Datos del Sinodal 4 Biól. Gabriel Sinue Fonseca Salazar 7. Datos del trabajo Escrito “Cultivo in vitro de diferentes procedencias de Eucalyptus grandis y E. urophylla” 49 p 2010 DEDICATORIA A ti Mamá no sólo por darme la vida, sino por darme una vida, por brindarme tu apoyo, amor y sobre todo por tu infinita paciencia en mi. A ti Papá por tu apoyo y sobre todo por aquellas pláticas de consejos prácticos para mi futuro como bióloga A ti Miguel Ángel por lo que fuimos y por lo que somos, por todas las experiencias que vivimos, aprendimos y compartimos en esta hermosa carrera A ti Rebeca Gualito mi gran amiga que aunque ya no te encuentres en este mundo físicamente, se que siempre vas estar a mi lado. A ti Marisol que cambiaste mi vida y mi forma de ver las cosas al finalizar mi carrera. A ti Jaime por apoyarme durante la carrera y después de la carrera. A ti Esteban por ser un gran amigo, por hacerme reír en muchas ocasiones. A toda Mi familia que me apoyaron de distintas formas. A Carlitos, Juan Carlos, Gerardo, El tío, Esther, Karina, Fernando, Roberto, Mayren, Erick por compartir divertidos momentos en la facultad y fuera de ella. Y sin duda a toda las personas que conocí en el museo Universum que me mostraron el otro lado de la ciencia. Y a todas aquellas personas que tal vez no mencione G R A C I A S AGRADECIMIENTOS Deseo agradecer a las siguientes instituciones y personas que hicieron posible la realización de este trabajo: Ing. Francisco Camacho Morfín por su gran apoyo en la culminación de esta tesis. Dra. Hilda Susana Azpíroz Rivero por su dirección en la realización de esta tesis. Dra. Teresita del N.J. Marín Hernández por sus comentarios y enseñanzas acerca del Cultivo de Tejido Vegetal. Bióloga Amaranta Arellano Rivas por su conocimiento, apoyo y amistad en el desarrollo de esta tesis. M. en C. Tomas Hernández Tejeda por recomendarme como tesista para formar parte del Laboratorio de Biotecnología y Germoplasma Forestal CENID-COMEF INIFAP. Dr. Héctor Mario Benavides Meza por el cual llegue a conocer esta institución y a apreciar el ámbito forestal. Dr. Víctor Manuel Chávez Ávila por permitirme terminar mi tesis en el Laboratorio de Cultivo de Tejido del Jardín Botánico Al pueblo de México que por medio del fondo sectorial SEMARNAT- CONACYT, me apoyaron económicamente para la realización de esta tesis a partir del proyecto CONAFOR-2004-CO4-41. Al Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales (CENID-COMEF) del INIFAP Al Laboratorio de Cultivo de Tejido del Jardín Botánico IB-UNAM I ÍNDICE ÍNDICE DE CUADROS 1 ÍNDICE DE FIGURAS 2 1. RESUMEN 3 2. INTRODUCCIÓN 5 3. ANTECEDENTES 7 3.1 Distribución del Género Eucalyptus 7 3.2 Introducción del Género Eucalyptus en México 7 3.3 Introducción de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla en el trópico mexicano para establecer plantaciones comerciales 11 3.3.1 Ubicación de las áreas experimentales 11 3.3.2 Problemática 12 3.4 Ubicación taxonómica de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden y Eucalyptus urophylla S.T. Blake 13 3.5 Especies en estudio 14 3.5.1 Eucalyptus grandis Hill ex Maiden 14 3.5.2 Eucalyptus urophylla S.T. Blake 15 3.6 Cultivo de tejidos vegetales (CTV) 16 3.6.1 Tipos de explantes 16 3.6.2. Control de la Contaminación 18 3.6.3. Antibióticos 20 3.6.4. Fungicidas 20 3.6.5 Biocidas 21 3.6.6. Fitorreguladores 21 3.6.7. Vitaminas 24 3.6.8. Oxidación 25 3.6.9. Plasticidad y totipotencialidad 25 3.6.10. Medio de cultivo 26 4. JUSTIFICACIÓN 27 5. OBJETIVOS 28 II 6. MATERIALES Y MÉTODOS 29 6.1 Sitio de Estudio 29 6.2 Procedencia del material utilizado 29 6.3 Obtención de explantes 30 6.4 Medio de cultivo 30 6.5 Evaluación de trenes de asepsia 31 6.5.1.Desinfectantes + Rifampicina + Cuprimicin 32 6.5.2 Desinfectantes + Rifampicina + Cuprimicin + PPM 32 6.5.3 Desinfectantes + Rifampicina + Cefotaxima + PPM 32 6.6. Efecto de la especie y la tolerancia a Chrysophorthe cubensis sobre la brotación de explantes apicales de eucaliptos 33 6.7. Secuencia de experimento 33 6.8. Metodología de análisis 34 7. RESULTADOS y DISCUSIÓN 35 8. CONCLUSIONES 42 9. BIBLIOGRAFÍA 43 1 ÍNDICE DE CUADROS Cuadro 1 Superficies de plantaciones forestales comerciales con eucalipto por Estado de la República Mexicana. 9 Cuadro 2 Productividad máxima registrada para algunas de las especies más utilizadas en plantaciones forestales comerciales en México. 10 Cuadro 3 Identificación y descripción de las especies y procedencias utilizadas. 11 Cuadro 4 Agentes para la esterilización de tejidos vegetales. 19 Cuadro 5 Identificación de clones por procedencia. 29 Cuadro 6 Composición de Woody Plant Medium (WPM). 30 Cuadro 7 Sustancias empleadas en los trenes de desinfección evaluados. 31 Cuadro 8 Porcentaje de contaminación para cada tren de desinfección tanto en materiales tolerantes como susceptibles a Chrysoporthe cubensis. 36 Cuadro 9 Porcentaje de contaminación con el mejor tren de desinfección. 37 Cuadro 10 Tiempo a la brotación de explantes de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis en relación con la susceptibilidad del hongo Chrysoporthe cubensis (siembra realizada en marzo de 2007). 38 Cuadro 11 Tiempo a la brotación de explantes de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis en relación con la susceptibilidad del hongo Chrysoporthe cubensis (siembra realizada en diciembre de 2007). 39 2 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Distribución natural del género Eucalyptus. 7 Figura 2 Principales especies usadas en México en plantaciones forestales comerciales. 10 Figura 3 Ubicación de las plantaciones experimentales para la introducción de eucaliptos en el trópicomexicano. 12 Figura 4 Eucalyptus grandis afectado por Chrysoporthe cubensis. 13 Figura 5 Lesión basal por Chrysoporthe cubensis. 13 Figura 6 Eucalyptus grandis Hill ex Maiden. 14 Figura 7 Eucalyptus urophylla S.T. Blake. 15 Figura 8 Respuestas generadas en los cultivos in vitro por las auxinas y citocininas (Pérez et al., 1999). 22 Figura 9 Brotación de explante con uno (a) y dos brotes (b). 38 Figura 10 Días en emitir brotes en 6 clones de Eucalyptus grandis y 3 clones de Eucalyptus urophylla con explantes colectados en marzo de 2007. 39 Figura 11 Días en emitir brotes en 6 clones de Eucalyptus grandis y 3 clones de Eucalyptus urophylla con explantes colectados en diciembre de 2007. 40 3 1. RESUMEN Se han identificado en México alrededor de 11 millones de hectáreas con alto potencial para el desarrollo de plantaciones forestales comerciales en terrenos desprovistos de vegetación. Por sus condiciones productivas y escalas de aprovechamiento, este tipo de plantaciones se pueden constituir en una importante opción para garantizar el abastecimiento sustentable de materia prima a la industria forestal, contribuyendo a la disminución de importaciones, a la generación de empleos y al desarrollo regional (SEMARNAT, 2001). Las principales regiones que cuentan con las condiciones óptimas para las plantaciones forestales se encuentran en Campeche, Chiapas, Tabasco, Veracruz, Oaxaca, Quintana Roo y Yucatán, dado que satisfacen los requerimientos de altitud, suelos, temperaturas, precipitaciones y humedad con altos rendimientos unitarios (SAGARPA, 2000). El objetivo del presente trabajo de investigación fue realizar diferentes protocolos para el cultivo de ápices de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla de plantas recolectadas de clones de árboles seleccionados en tres sitios La Gasolinera, Oaxaca; Aguascalientes, Chiapas y Rancho San Antonio, Chiapas, multiplicados en el CENID-COMEF. Se utilizaron explantes apicales que contenían de una a dos yemas axilares, los cuales provenían de 9 clones (6 de Eucalyptus grandis y 3 Eucalyptus urophylla), los cuales se clasificaron tolerantes o susceptibles a Chrysoporthe cubensis. Se realizaron dos experimentos: en el primero, se evaluaron tres trenes de desinfección con la finalidad de evitar la contaminación en el cultivo in vitro, estos incluyeron Rifampicina, Cuprimicin, PPM y Cefotaxima, utilizando diez frascos; en el segundo experimento se evaluó la brotación empleando 30 repeticiones de cada clon, con un explante en cada frasco. La presencia de Cuprimicin en los dos primeros trenes de desinfección no mostró eficacia alguna como fungicida; al eliminar este componente y sustituirlo 4 por el antibiótico Cefotaxima más el biocida Plant Preservative Mixture (PPM) los resultados obtenidos fueron 100% de explantes libres de contaminación. Los resultados obtenidos de la prueba no paramétrica de Kruskal- Wallis (1952) mostró que no existía relación con la tolerancia a Chrysoporthe cubensis y el número de días requeridos para la brotación de los explantes. En términos generales tampoco se encontraron diferencias entre especies, el tiempo que requirieron los explantes para brotar fue entre 14 y 70 días. 5 2. INTRODUCCIÓN El sector forestal es uno de los sistemas de los que el hombre se provee para satisfacer varias de sus demandas (madera de construcción, celulosa, productos medicinales y aromáticos; colorantes y tintes; utensilios, artesanía, alimentos etc.) Los habitantes de las ciudades y de las zonas rurales consumen el bosque, de forma directa o indirecta, a un ritmo sin precedentes. La demanda es demasiado grande para poder salvarla mediante una explotación racional de los bosques autóctonos, ni aún por medio de la repoblación con especies locales debido a su lento crecimiento. Así que es necesario contar con un mayor número de plantaciones forestales formadas por individuos de crecimiento rápido o de ciclo corto que posean las características para cubrir las necesidades maderables en México. Los eucaliptos son árboles de gran importancia económica en la actualidad, tienen la capacidad de desarrollarse y crecer en diferentes lugares con condiciones ambientales distintas, son de rápido crecimiento, se cultivan fácilmente en vivero, pueden trasplantarse sin grades dificultades y su madera exhibe interesantes características para su utilización industrial tales como: consumo doméstico, leñas de alto poder calorífico, producción de carbón vegetal, pasta celulósica, leños de mina, sujeción de taludes y para elaboración de tableros de fibras. La biotecnología ofrece nuevas técnicas que complementan a las metodologías tradicionales del mejoramiento genético forestal. El cultivo de tejidos vegetales (CTV) es una técnica de producción en condiciones totalmente asépticas que proporciona numerosas ventajas, entre ellas se pueden obtener plantas libres de patógenos; permite la propagación de grandes volúmenes de 6 plantas en menor tiempo, en cualquier época del año conservando su potencial genético y calidad sanitaria; optimiza el uso de factores ambientales y nutricionales; plantas homocigotas, en la producción de plantas en peligro de extinción, en estudios de ingeniería genética, etc. Los avances importantes de las técnicas CTV se han convertido en una herramienta invaluable tanto económicamente así como para generar conocimiento acerca de los procesos fisiológicos y de desarrollo de las plantas. 7 3. ANTECEDENTES 3.1 Distribución del Género Eucalyptus: El género Eucalyptus pertenece a la familia de las Mirtáceas, está conformado por más de 700 especies de árboles de rápido crecimiento, distribuidas en regiones, con climas esencialmente mediterráneos, tropicales y subtropicales de Australia y Tasmania (Figura 1), presentan una enorme diversidad biológica (Obregón y Restrepo, 2000). Figura 1. Distribución natural del género Eucalyptus 3.2 Introducción del Género Eucalyptus en México Se tiene noticias de que el género Eucalyptus fue introducido a México a fines del siglo XIX, cuando un agricultor europeo trajo las primeras semillas a Córdoba, Veracruz, extendiéndose rápidamente su introducción en todo el país, debido a su magnífica aclimatación y rápido crecimiento (Fierros, 1978). 8 A principios del siglo pasado, el naturalista Miguel Ángel de Quevedo realizó reforestaciones en los bordes del gran canal y el río Churubusco empleando, entre otras especies, Eucalytus resinifera Sm. Para 1942, se informaba de la existencia de 75 especies diferentes de eucalipto dentro del territorio nacional (Fierros, 1978). En 1953 se inicia lo que posiblemente haya sido la primera introducción experimental del género en México, efectuada en Cd. Valles, San Luis Potosí por la empresa Fibracel, S.A., donde se probaron 57 especies diferentes (Fierros, 1978; Martínez et al., 2003). Ávila en 1960 (citado por Fierros, 1978) llevó a cabo una reforestación con fines de recuperación de suelos en la zona de Chapingo, Estado de México, con cinco especies forestales entre las que se incluyeron E. camaldulensis var. brevirostris y E. resinifera Sm. En Veracruz, en los años de 1989 y 1990, la empresa Plantaciones Forestales del Sureste, estableció dos módulos demostrativos con diversas especies de eucalipto como parte de un proyecto para la producción y exportación de astilla de madera para la producción de celulosa. En el año de 1992, la empresa Plantaciones Industriales Mexicanas, estableció la plantación de 10 500 ha de eucalipto en Ojinaga, Chihuahua, con la finalidad de producir celulosa para la fabricación de papel (SEMARNAP, 1996). Para 1993 la SARH tenía identificados doce proyectos de plantaciones deeucalipto en Baja California, Durango, Chihuahua, Guerrero, Sinaloa, Tamaulipas y Tabasco, seis ubicadas en este último estado y todas abarcando una superficie de 69,025 ha. En Tabasco varias empresas privadas como grupo Interfin, ICA, Louisiana Pasific, Guiness y asociados de Inglaterra tenían programada una superficie de 52,500 ha, y otro proyecto de ese mismo estado lo constituyó la empresa Pulsar en 1996 con plantaciones de eucalipto en el municipio de Emiliano Zapata con 9 300,000 ha (Martínez et al., 2003). En el año 1997, con la aparición del Programa para el Desarrollo de Plantaciones Forestales Comerciales (Prodeplan) surgen mas proyectos para establecer plantaciones de eucalipto mezclándolo con otras especies como novedad. La SEMARNAT informó para el año 2000, la existencia de 16,406 ha de plantaciones comerciales con eucalipto; para el 2001 de 17,451. En el 2002, Escalante y Monreal, reportaron que para ese año había unas 25,000 ha de plantaciones comerciales con eucaliptos principalmente en el sureste del país. Las especies de eucalipto que se encuentran distribuidas en la república mexicana se enlistan a continuación (Cuadro 1). Cuadro 1.- Superficies de plantaciones forestales comerciales con eucalipto por Estado de la República Mexicana. ESTADO ESPECIE OBJETIVO DE LA PLANTACIÓN SUPERFICIE PLANTADA (HA) SUPERFICIE PLANTADA POR ESTADO(HA) Baja California Eucalyptus camaldulensis Madera para celulosa 50 50 Chihuahua Eucalyptus camaldulensis Madera para celulosa 200 200 Jalisco Eucalyptus spp Producción de astilla para aglomerados Pinus douglasiana y Eucalyptus camaldulensis Producción para aserrío 473 3 ----- 476 Michoacán Eucalyptus globulus Madera para aserrío y celulosa 50 50 Nayarit Eucalyptus spp y Gmelina arborea Madera para celulosa 595 595 Oaxaca Eucalyptus grandis y E. urophylla Madera para aserrío y celulosa 730 730 Sinaloa Cedrella odorata, Swietenia macrophylla y Eucalyptus sp. Madera para aserrío y celulosa 59 59 Tabasco Eucalyptus grandis y E. urophylla Madera para celulosa 11,869 11,869 Veracruz Eucalyptus grandis y E. urophylla Madera para celulosa 2,377 2,377 TOTAL 16,406 16,406 Fuente: SEMARNAT anuario estadístico de la producción forestal 2000. 10 Las plantaciones comerciales con eucalipto son de las más productivas y su incremento medio anual es muy alto. En México, como se ha mencionado, algunas plantaciones con este género son las que han mostrado mayor productividad la cual es muy importante para incursionar en el mercado (Cuadro 2). Cuadro 2.- Productividad máxima registrada para algunas de las especies más utilizadas en plantaciones forestales comerciales en México. ESPECIE Incremento medio anual (IMA m3) Volumen (m3) Eucalyptus sp 28.0 196.2 Gmelina sp 14.3 172.0 Caoba 5.8 144.5 Cedro Rojo 4.4 111.2 Pino 9.1 182.5 Teca 8.9 177.4 Fuente: González, 2009. Asimismo el eucalipto es una de las especies principales usadas en México en plantaciones forestales comerciales, ocupa el primer lugar con el 21 % de la superficie plantada, seguido del cedro rojo, la melina, los pinos, la caoba y la teca (Figura 2). Figura 2. Principales especies usadas en México en plantaciones forestales comerciales. 11 3.3 Introducción de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla en el trópico mexicano para establecer plantaciones comerciales En octubre de 1995, el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) en convenio con la Empresa International Paper inició un convenio de colaboración para el establecimiento de plantaciones forestales a nivel experimental en tres sitios del Sureste de México, utilizando dos especies de eucalipto: Eucalyptus grandis con cuatro procedencias y Eucalyptus urophylla con dos procedencias (Cuadro 3). Cuadro 3.- Identificación y descripción de las especies y procedencias utilizadas. Clave de Clon Especie y Procedencias G-386 Eucalyptus grandis: mezcla de 10 familias selecta de Cali, Colombia (Jefferson Smurfit-Cartón de Colombia). G-2434 Eucalyptus grandis: mezcla sin mejoramiento de la plantación Waterval, E. Transvaal, Sudáfrica (Mondi). G-5091 Eucalyptus grandis: mezcla de la segunda generación de un Huerto semillero clonal, Sudáfrica (Mondi). G-M5246 Eucalyptus grandis: mezcla del 10% de los árboles mayores en el comportamiento F30 en Waterhoufboom, E. Transvaal, Sudáfrica (Mondi). U-EGON Eucalyptus urophylla: de Egon, Indonesia. Semillas obtenidas de Plantaciones Forestales del Sureste (Simpson/Temle Inlan México). U-PANTAR Eucalyptus urophylla: de Pantar, Indonesia. Semillas obtenidas de Plantaciones Forestales del Sureste (Simpson/Temle Inland, México). 3.3.1 Ubicación de las áreas experimentales Las áreas experimentales consistieron en plantaciones que se encontraban en Chiapas y Oaxaca, en las cuales se establecieron cada uno de los clones mencionados anteriormente para evaluar su comportamiento en cuanto a sanidad y rendimiento. Específicamente se trata de las siguientes localidades (Figura 3): 12 Sitio La Gasolinera San Juan Cotzocón, Oaxaca, 17°20’ N 95° 23’ O. La fecha de plantación fue el 15 de octubre de 1995. Sitio Aguascalientes Salto de Agua, Chiapas, 17°28’ N 92° 14’ O. La fecha de plantación fue el 20 de octubre de 1995. Sitio Rancho San Antonio Palenque, Chiapas, 17°45’ N 91° 55’ O. La plantación se efectuó el 19 de octubre de 1995. Figura 3. Ubicación de las plantaciones experimentales para la introducción de eucaliptos en el trópico mexicano. 3.3.2 Problemática El proyecto tomó en cuenta los resultados de 9 años de estudios realizados en los tres sitios y sobre todo la problemática de sobrevivencia y estado fitosanitario de las diferentes procedencias. En los 3 sitios experimentales se observó la presencia del hongo Cryphonectria cubensis, actualmente conocido como Chrysoporthe cubensis (Gryzenhout et al., 2004) el cual ataca el tallo de los árboles, provocando primero un abultamiento hasta lograr que se reviente en tiras, el hongo va invadiendo de 13 forma circular el tallo hasta que destruye la madera (Figuras 4 y 5). Los árboles llegan a morir por esta causa; también se observó el derribo por el viento una vez debilitado el tallo. Figura 4. Eucalyptus grandis afectado por Figura 5. Lesión basal por Chrysoporthe Chrysoporthe cubensis (Foto A. Ramírez-C) cubensis (Foto A. Ramírez-C) Esta enfermedad se observó a partir del cuarto año, aunque parece ser que la infestación puede ocurrir desde los primeros meses. No se aplicó ningún tratamiento para su control, en primer lugar porque se quería conocer la respuesta natural de las diferentes procedencias y en segundo lugar, con base en la experiencia de otros países, porque económicamente no es rentable. La forma para su erradicación es a través del mejoramiento genético. 3.4 Ubicación taxonómica de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden y Eucalyptus urophylla S.T. Blake. Reino: Plantae División: Magnoliophyta Clase: Magnoliopsida Orden: Myrtales Familia: Mirtaceae Género: Eucalyptus Especie: Eucalyptus grandis Eucalyptus urophylla 14 3.5 Especies en estudio Características de Eucalyptus grandis Hill ex Maiden y Eucalyptus urophylla S.T. Blake. 3.5.1 Eucalyptus grandis Hill ex Maiden Nombre científico: Eucalyptus grandis Hill ex Maiden. Regiones nativas: Norte de Nueva Gales del Sur y Sur de las áreas de la costa de Queensland. Altura: De 40 a 65 m. Corteza: La corteza es delgada y caduca, desprendiéndose en fajas para revelar una superficie lisa marcada con unos patrones ondulantes blanco plateado, gris pizarra, terracota o verde claro. Hojas jóvenes: No opuestas,en más de 4 pares, con pecíolos cortos, oblongas a lanceoladas, anchas, finas, undadas. Hojas adultas: Alternas, pecioladas, lanceoladas, estrechas, ondeadas, nervadura fina y bastante regular. Inflorescencias: En umbelas axilares, de 3 a 10 flores, con pedúnculo ligeramente aplastado. Yemas: Sésiles o con pedicelos cortos, opérculo en forma de casquete cónico, a veces rostrado, más corto que el receptáculo. Anteras: Macranteras. Frutos: Sésiles o con pedicelos muy cortos glaucos; receptáculo ovoide o cilíndrico, ligeramente campanulado; disco fino y plano (Meskimen y Francis, 1990; FAO, 1981; Fig. 6). Figura 6. Eucalyptus grandis Hill ex Maiden 15 El eucalipto rosado es uno de los eucaliptos más importantes cultivados en los trópicos para la manufactura de papel, el triplex, la carpintería y pisos (Francis, 1999). 3.5.2 Eucalyptus urophylla S.T. Blake Nombre Científico: Eucalyptus urophylla S.T. Blake. Regiones Nativas: Timor y otras islas de la parte oriental del archipiélago de Indonesia. Altura: De 25 a 45 m. Corteza: a veces fibrosa y áspera sobre casi todo el árbol; otras veces, sólo la parte inferior es fibrosa, mientras que la superior es lisa. Madera adulta: Es dura y no se parte fácilmente. Rojiza. Hojas jóvenes: Con pecíolo, ovoides- redondeadas a alargadas y alternadas. Hojas adultas: Algo lanceoladas, largas de 12-20 cm, y más estrechas. Frutos: Tiene un opérculo doble y el opérculo externo se pierde temprano (FAO, 1981; Fig. 7) Figura 7. Eucalyptus urophylla S.T. Blake Este eucalipto, nativo de Indonesia, es una de las especies de eucalipto completamente tropicales. Se valora más que nada por su pulpa (Francis, 1999). 16 3.6 Cultivo de tejidos vegetales (CTV) El CTV es la ciencia o arte de cultivar órganos tejidos o células vegetales en un medio artificial (in vitro) con la finalidad de obtener plantas completas; el cultivo es iniciado con pequeñas fracciones (células, tejidos u órganos) de plantas completas llamados explantes (George, 1993). El cultivo de tejidos vegetales y la micropropagación derivada de éste se basan en el concepto de totipotencialidad de la célula, el cual plantea que todas las células tienen la capacidad de regenerar a un individuo completo puesto que contiene toda la información genética necesaria para ello (Burgues, 1985). La micropropagación de especies forestales contribuye en gran medida a la domesticación y al mejoramiento, además de presentar las siguientes ventajas: 1) es una forma alternativa de propagar arboles que por su edad no pueden reproducirse por medio de las técnicas convencionales, 2) representa la opción para la multiplicación de genotipos deseados, así como de plantas exóticas y amenazadas en un periodo relativamente corto de tiempo, 3) es la base de los trabajos de mejoramiento genético que hace posible la selección de individuos con las características genotípicas deseadas, 4) permite obtener, mantener y propagar masivamente plantas libres de patógenos, 5) favorece la conservación de bancos de germoplasma, 6) se logra la reducción de los ciclos de vida de las especies forestales (Villalobos, 1990; Thorpe et al., 1991). 3.6.1 Tipos de explantes A pesar de que las plantas tienen la capacidad de crecer continuamente, no todas sus células se dividen bajo condiciones normales, por lo que el crecimiento de una planta se debe a la presencia de un tipo especial de tejido que conserva siempre la capacidad de dividirse. A este tipo de tejido se le da el nombre de meristemo o tejido meristemático y está constituido por células 17 pequeñas, no diferenciadas, con una alta relación núcleo/citoplasma, vacuolas muy pequeñas, paredes celulares delgadas, y plástidos no diferenciados (proplástidios). Los meristemos se localizan únicamente en ciertas zonas o puntos de crecimiento de la planta como los ápices, axilas, ápices de la raíz, zona del cambium, y felógeno (Pérez et al., 1999). Para el cultivo de tejido vegetal se cortan secciones del vegetal llamadas explantes, las cuales necesariamente deben de contener tejido de crecimiento, con lo que tenemos los siguientes casos: 3.6.1.1 Secciones de tallos con yemas En este sistema, el tamaño del explante no es determinante ya que solo se requiere que este lleve una o más yemas axilares, a partir de las cuales se dará la producción de brotes (Pérez et al., 1999). El crecimiento que se obtiene de las ramas axilares proporciona material para un sistema de multiplicación rápido en el cual el número de plantas potencialmente aumenta exponencialmente en cultivos sucesivos (Hartmann y Kester, 1999). El trabajo a realizar consiste en el corte de los explantes (nudo con peciolo y yemas axilares) de 2 a 3 cm de tamaño, en el corte parcial o total la lámina foliar, a lo que posteriormente se aplican tratamientos de desinfección. Para disminuir la oxidación los explantes se sumergen en una solución antioxidante y por último se colocan en un medio nutritivo como puede ser Murashige y Skoog (1962) suplementado con reguladores de crecimiento vegetal (Plata, 1990). 3.6.1.2. Meristemos Este procedimiento se emplea principalmente para producir plantas “libres de virus”, sin embargo, existen argumentos que contradicen la absoluta ausencia 18 de meristemos libres de virus, ya que es un proceso probabilístico que no ocurre en el 100% de los casos sino solo en una alta proporción (González, et al., 1990). Se toman la yemas y se diseccionan para tomar solamente el meristemo (menos de 0.5mm) con un pequeño número de primordios foliares. (Pérez et al., 1999). Una vez obtenidos los meristemos se procede a la siembra en un medio de cultivo, con el cual se busca el crecimiento y regeneración de estos mediante el aporte de nutrientes (Razdan, 2003). El aislar y trabajar con explantes tan pequeños implica una cierta dificultad; además, el mismo tamaño de explante reduce la probabilidad de que se establezca y prospere in vitro, y se requiere un medio de cultivo más complejo (Hartmann y Kester, 1999; Pérez et al., 1999). 3.6.2. Control de la Contaminación Un aspecto muy importante que se requiere en el cultivo de tejido vegetal es el control de los organismos patógenos. Para obtener un cultivo completamente estéril se deben eliminar los organismos patógenos presentes en el explante. Como contaminantes frecuentes en los cultivos in vitro se mencionan a los hongos (incluyendo levaduras) y bacterias, aunque los tejidos pueden además contener virus, viroides o micoplasmas. Muchos no son conocidos por causar daños en campo a la planta y sin embargo se convierten en patógenos in vitro. Herman (1987), sugirió en nombre de “vitropatógeno” para designarlos (Jiménez, 1998). La esterilización superficial de los tejidos vegetales se realiza básicamente mediante diferentes agentes químicos. Para ello, debe considerarse el hecho de que cualquier químico que mate microorganismos también causara daño al tejido vegetal, por lo que la principal limitante en este punto es encontrar un sistema que 19 mate a la inmensa mayoría de los microorganismos causando el menor daño posible a las células vegetales (Pérez et al., 1999). En el cuadro 4 se presentan los agentes químicos más utilizados para la esterilización de tejidos vegetales. Cuadro 4.- Agentes para la esterilización de tejidos vegetales. Agente Efecto Concentración Tiempo (min) Hipoclorito de Sodio La esterilización superficial 0.5 -5% 5-30 Hipoclorito de Calcio La esterilización superficial 8-10% 5-30 Nitrato de Plata La esterilización superficial 1% 5-30 Cloruro de Mercurio La esterilización superficial 0.1-1% 2-10 Etanol La esterilización superficial 70-96% 0.5-3 Isopropanol La esterilización superficial 70% 0.5-3 Peróxido de Hidrogeno La esterilizaciónsuperficial 3-12% 5-15 Zephiran (cloruro de benzalkonio) La esterilización superficial 0.01-0.1% 5-20 Antibióticos Control de bacterias por vías metabólicas. 40-500mg/l 30-90 Fungicida Inhibe la síntesis de proteínas en los ribosomas de fitoplasmas, espiroplasmas y rikettsias. 150mg/100ml 10-30 Detergente Agente tenso-activo 2 cucharadas soperas 10-30 Un paso muy importante para el éxito de la micropropagación de la planta, es la elección de un tren de desinfección efectivo el cual debe de consistir en el empleo de compuestos químicos (lavado con detergente, esterilización superficial, inmersión en soluciones con antibióticos, y/o fungicidas) capaces de eliminar a los microorganismos puesto que si no se eliminan podrían competir, con el crecimiento y desarrollo de explante en condiciones in vitro (Debergh y Zimmerman, 1991). Es materia de experimentación las dosis a usar de las 20 sustancias de cada tipo de desinfectamente. (Sánchez y Salverría, 2004; Laynez, y Sánchez, 2006; Marulanda et al., 2005). 3.6.3. Antibióticos Los antibióticos son sustancias químicas producidas por microorganismos de diversas especies que poseen actividad antimicrobiana en soluciones diluidas, es capaz de inhibir el crecimiento o matar bacterias y otros microorganismos. Dependiendo a su mecanismo de acción pueden ser bactericidas o bacteriostáticos (Ropert, 1996). En el CTV los antibióticos sólo son empleados cuando los microorganismos no pueden ser eliminados par otros métodos. Estos compuestos son caros y no existe ninguno que sea efectivo para controlar todos los organismos contaminantes. Antes de decidir utilizar antibióticos se recomienda tratar de eliminar todas las posibles fuentes de contaminación (Reed y Tanprasert, 1995). Las siguientes combinaciones de antibióticos se han aplicado con éxito en cultivo de tejidos de plantas: Cefotaxima, Gentainicina, Rifampicina, Nistatina + Carbenicilina, Gentamicina + Amfotericina B, Vancomicina HCI + Mycostatin y Estreptoinicina + Carbenicilina. Existen informes de toxicidad causada en algunos cultivos por: Penicilina, Estreptomicina, Bactericina y Esparsomicina (Lizárraga et al., 1991; Nauerby et al., 1997). Estos pueden ser colocados tanto en la inmersión del explante o dentro del medio de cultivo (Toledo et al., 1998; Roca y Mroginski, 1991). 3.6.4. Fungicidas Los fungicidas son productos fitosanitarios que actúan sobre las funciones vitales de los hongos, organismos parásitos capaces de producir enfermedades, y se los puede clasificar de la siguiente manera (CASAFE, 1993): 21 1- Fungicidas que actúan como tóxicos generales. 2- Fungicidas que actúan sobre la respiración. 3- Fungicidas que actúan sobre división celular, la síntesis de ácidos nucleicos y la biosíntesis de proteínas. 4- Fungicidas que actúan sobre integridad de la pared celular. 5- Fungicidas sin un mecanismo de acción definido. 3.6.5 Biocidas Los biocidas pueden ser sustancias químicas sintéticas, naturales o de origen biológico o físico y están destinados a destruir, contrarrestar, neutralizar, impedir la acción o ejercer un control de otro tipo sobre cualquier microorganismo considerado nocivo para el hombre. El PPM (Plant Preservative Mixtures) un biocida de amplio espectro, recomendado para controlar la contaminación microbiana en el cultivo de tejidos a diferencia de otros desinfectantes superficiales el PPM también se puede incluir en el medio de cultivo y ha mostrado su efectividad en varios trabajos (Digonzelli et al. 2005; Loaiza y Valverde, 2006; Blanco y Valverde, 2004; Escandón et al., 2003) Con la utilización de este producto no hay riesgos de afectar el desarrollo de la planta, y su valor económico es menor al de muchos antibióticos (Loaiza y Valverde, 2006). 3.6.6. Fitorreguladores En las distintas fases del desarrollo vegetal actúan como reguladores unas sustancias químicas denominadas hormonas vegetales, fitohormonas o reguladores de crecimiento vegetal (RCV) (Pérez y Martínez, 1994). Éstos son compuestos orgánicos de bajo peso molecular que actúan a muy bajas concentraciones, interviniendo en muchos procesos fisiológicos como el http://es.wikipedia.org/wiki/Microorganismo 22 desarrollo de tejidos, crecimiento del tallo y caída de hojas entre otros (Purves et al., 2002; Salisbury y Cleon, 2000). Hay cinco clases principales de RCV usados en el cultivo de tejidos vegetales: auxinas, citocininas, giberelinas, ácido abscísico y etileno (Slater et al., 2003). Sin embargo se han aislado y estudiado otras substancias fuera de estos grupos, que podrían ser también considerados RCV, como por ejemplo las poliaminas, jasmonatos, ácido salicílico, y los brasinoesteroides (Davies, 1995). Los RCV más utilizados en los cultivos in vitro son los pertenecientes a los grupos de las auxinas y de las citocininas, ya que son los que regulan en gran medida los procesos de crecimiento, diferenciación y desarrollo organizado en los cultivos de tejidos vegetales. En menor grado se utilizan algunos reguladores no pertenecientes a estos grupos como las giberelinas y el ácido abscísico. Las respuestas que pueden esperarse del tejido ante el balance auxinas /citocininas se muestran en la Figura 8 pero pueden presentarse variaciones notables entre especies y tejidos (Pérez et al., 1999). Figura 8. Respuestas generadas en los cultivos in vitro por las auxinas y citocininas (Pérez et al., 1999). 23 3.6.6.1. Auxinas La primera auxina el ácido indolacético (IAA), fue descubierto en experimentos para caracterizar el compuesto responsable de la elongación y de la respuesta fototrópica del coleóptilo en gramíneas. Debe su nombre a su efecto sobre el alargamiento de células (del griego auxien = correr, aumentar). Es un compuesto con grupo indol que tiene la formula básica C10H9O2N conocida como ácido (Auge et al., 1995). Hasta la fecha se ha ido acumulando una enorme cantidad de datos sobre los efectos de las auxinas en las plantas; encontrándose que éstos son muchos y muy variados siendo los principales los que afectan el alargamiento y división celular, la formación de brotes, raíces, tejido calloso, la tasa de respiración, el retardo de la abscisión, el control de la partenocarpia, la dominancia apical y la embriogénesis (Bidwell, 2002). 3.6.6.2. Citocininas Afectan el crecimiento tanto de la raíz como del vastago aéreo estimulando la división celular en general; estimulan la germinación; retrasan el envejecimiento. Éstas se elaboran en raíces, embriones y frutos; se desplazan desde las raíces a otros órganos (Campbell, 2001). 3.6.6.3. Giberelinas Las giberelinas presentan un aspecto de actividad biológica muy variado, con un papel regulatorio principal en el crecimiento, debido a que pueden producir elongación extraordinaria en enanos genéticos, fenómeno que puede atribuir la estimulación de la división y al alargamiento celular. Además tienen muchos efectos regulatorios en el desarrollo vegetal debido a que son las responsables de 24 la hidrólisis de las reservas de almidón en el endospermo durante la germinación de las semillas (Bidwell, 2002). 3.6.6.4. Ácido abscísico (ABA) Su efecto principal no es la abscisión directa de órganos, sino que su contenido específico puede controlar/disminuir los niveles endógenos de promotores. Entre otros efectos, su acción regula las fases de desarrollo, en concreto el incremento de este regulador favorece la imposición de reposo- latencia en órganos y estructuras vegetales, especialmente bajo condiciones de estrés hídrico (Lambers et al., 1998). 3.6.6.5. Etileno Promueve la maduración del fruto; contrarresta algunos efectos de las auxinas y de las citocininas, promueve o inhibe el crecimiento de las raíces,hojas y flores, dependiendo de la especie (Campbell, 2001). 3.6.7. Vitaminas Normalmente las plantas sintetizan las vitaminas que requieren para su crecimiento y desarrollo. Sin embargo, en la mayoría de los casos del cultivo del tejido vegetal, la cantidad de vitaminas sintetizadas son escasas para garantizar una fuente suficiente. Por lo tanto las vitaminas del grupo-B, tales como tiamina, piridoxina y ácido pantoténico, pero con frecuencia también biotina y mio-inositol se agregan a la mayoría de los medios (Endress, 1994; Chawla, 2002). 25 3.6.8. Oxidación La oxidación de los cultivos in vitro es un problema frecuente, esta puede ocurrir en repuesta a la disección o al cultivo posterior. Generalmente, la oxidación trae como consecuencia un crecimiento reducido y la muerte eventual del tejido (Bonga y Aderkas, 1992). El cultivo in vitro de especies leñosas, frecuentemente se ve afectado por el necrosamiento y oxidación de sus tejidos, principalmente al comienzo de éste (Yu y Meredith 1986). Para detener este necrosamiento existen diversos métodos como: la adición de carbón activo al medio; mantener las bases de los vástagos en la oscuridad durante el cultivo; antioxidantes como el ácido cítrico, ácido ascórbico, tiourea o L-cisteína; la reducción de sales en el medio de cultivo puede reducir la exudación entre otros (Pierik, 1990): La oxidación también está influenciada por el estado fisiológico del explante, ya que se ha visto que explantes tomados de una planta en diferentes meses puede o no presentar oxidación. 3.6.9. Plasticidad y totipotencialidad Las plantas como organismos sésiles no pueden eludir las condiciones ambientales desfavorables, lo cual han originado que, a lo largo de su evolución, hayan desarrollado mecanismos que les permitan tolerar y superar las condiciones ambientales adversas (falta de agua, altas y bajas temperaturas, escasez de nutrimentos, depredación, etc). Entre los mecanismos adquiridos se encuentra la plasticidad en el desarrollo y en la fisiología (Pimienta et al., 2006). La reproducción asexual de plantas por cultivo de tejidos es posible gracias a que, en general, varias células de un individuo vegetal 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 o 26 gametos. Esta capacidad se denomina totipotencialidad celular y es característica de un grupo de células vegetales conocidas como células meristemáticas, presentes en los distintos órganos de la planta (Barceló, 1998). 3.6.10. Medio de cultivo Uno de los principales problemas a solucionar previo a la siembra de una determinada especie es la elección del medio de cultivo. Los ingredientes del medio varían según el tipo de planta y de la etapa de propagación en que se esté trabajando. Los medios de cultivo in vitro de plantas constan de tres componentes básicos (Slater et al., 2003): 1) Elementos esenciales, o iones minerales, suplementado con una mezcla compleja de sales, 2) Suplementos orgánicos que suministran las vitaminas y/o aminoácidos; 3) Una fuente de carbón fijo, suministrada generalmente en forma de sacarosa. Para propósitos prácticos, los elementos esenciales se dividen más a fondo en las siguientes categorías (Slater et al., 2003): 1) Macroelementos (o micronutrientes); 2) Microelementos (o micronutrientes) 27 4. JUSTIFICACIÓN En el año de 1995, el INIFAP en convenio con la empresa International Paper, iniciaron el establecimiento de poblaciones forestales a nivel experimental, para determinar algunas especies propicias para desarrollar plantaciones comerciales en áreas tropicales de Oaxaca y Chiapas, se probaron dos especies de eucalipto: Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla, los resultados obtenidos en dicha plantación mostraron la necesidad del empleo de la propagación masiva por cultivo in vitro tanto para la obtención de planta como para el desarrollo de investigación sobre el control del ataque de Chrysoporthe cubensis, mediante la evaluación del efecto de la tolerancia de los clones a este patógeno en la brotación de explantes, cubriendo el paso inicial de los requerimientos de desinfección de los mismos. 28 5. OBJETIVOS Establecer un protocolo para cultivo aséptico in vitro de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla. Evaluar la formación de brotes de yemas en cultivo de tejidos de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla en relación con su susceptibilidad a Chrysoporthe cubensis a partir del cultivo de ápices in vitro. 29 6. MATERIALES Y MÉTODOS 6.1 Sitio de Estudio Los experimentos se realizaron en el Laboratorio de Biotecnología Forestal CENID-COMEF INIFAP, Av. Progreso No.5, Viveros, Coyoacán y en el Laboratorio de Cultivo de Tejidos del Instituto de Biología, UNAM. 6.2 Procedencia del material utilizado Las plantas de Eucalyptus urophylla (2211, 2222, 2221) y Eucalyptus grandis (2202, 2231, 2232, 3231, 3232, 3171) en este trabajo se obtuvieron de plantas recolectadas de los clones de los árboles seleccionados en los tres sitios a saber: La Gasolinera, Oaxaca; Aguascalientes, Chiapas y Rancho San Antonio, Chiapas, que se multiplicaron en el CENID-COMEF (Cuadro 5). Cuadro 5. Identificación de clones por procedencia. Procedencia Clones tolerantes Clones susceptibles G-386 2231 2232 G-2464 ND 2202 G-5091 3231 3232 G-M5246 3171 ND U-EGON 2211 ND U-PANTAR 2221 2222 ND= No determinado La planta de vivero utilizada en el presente trabajo se obtuvo a partir de estacas enraizadas, las cuales se colocaron en envases cilíndricos de cuando menos 10 L de capacidad, llenos con una mezcla de agrolita, vermiculita y musgo de turbera el cual se conoce comercialmente como “sunshine”. 30 6.3 Obtención de explantes Los clones de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis, se mantuvieron en condiciones de invernadero, del CENID-COMEF, INIFAP; A partir de estos clones se tomaron diferentes explantes, de un tamaño aproximado de 2 a 3 centímetros y se mantuvieron inmersos en agua destilada. 6.4 Medio de cultivo Para el cultivo de los explantes de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis, se empleó el siguiente medio de cultivo(cuadro 6): Woody Plant (Lloyd y McCown, 1980), complementado con tiamina 0.5mg/L sacarosa 20g/L, kinetina 0.5mg/L, PPM 1ml/L, vitaminas Kao Michayluk (KM) 8ml/L, carbón activado 1g/L y agar 8g/L. Cuadro 6. Composición de Woody Plant Medium (WPM) El medio de cultivo se ajustó a un pH de 5.7 con NaOH 0.1 N y/o HCl 0.1 N. previo a la adición del agar. WPM (mg L -1 ) Nutrimento NH4NO3 400 Mg SO4 370 KH2PO4 170 CaCl2. 2H2O 96 Ca(NO3)2. 4H2O 556 K2 SO4 990 Quelatos Na2 EDTA. 2H2O 37.2 FeSO4. 7H2O 27.8 Microelementos H3BO3 6.2 Mn SO4. 4H2O 22.3 ZnSO4. 7H2O 8.6 Na2Mo O4. 2H2O 0.25 CuSO4. 5H2O 0.25 31 Los recipientes utilizados fueron frascos “Gerber ®” con capacidad de 120 ml, cada uno, con 25 ml de medio de cultivo; se cerraron con tapaderas de material plástico para ser por último esterilizados en autoclave a una presión 1.5kg/m² a 121 °C ± 2 °C durante 15 minutos. 6.5 Evaluación de trenes de asepsia El primer paso para la obtención de cultivo de tejidos es la limpieza del material vegetal con el fin de evitar la contaminación del explante y del medio. Para obtener las plantas libres de patógenos, se probaron, agentes de desinfección superficial, antibióticos, fungicida y biocida (Cuadro7), en tres secuencias de desinfección. Cuadro 7. Sustancias empleadas en los trenes de desinfección evaluados. Agente Efecto Ingrediente activo Concentración Tiempo Detergente Surfactante Lauril sulfato de sodio4g/L 5 min. Cloralex Desinfectante Hipoclorito de sodio ( NaClO) 15% 10 min. Etanol Desinfectante - Gramm Positivos - Gramm Negativos - Bacterias vegetativas - Mycobacterium tuberculoso - Algunos hongos - Algunos virus. C2H6O 70% 1 min. Rifampicina Antibiótico (inhibe la síntesis de ARN bacteriano) Rifampicina 20ng/100ml 10min. Cefotaxima Antibiótico (interrumpe la síntesis de la capa de peptidoglicano de la pared celular bacteriana) Cefotaxima 1ml/L 10min. Cuprimicin Fungicida Inhibe la síntesis de proteínas en los ribosomas de fitoplasmas, espiroplasmas y rikettsias. sulfato de estreptomicina (aminoglicósido) y clorhidrato de oxitetraciclina 20ng/100ml 10min. PPM Biocida (inhibe rápidamente el crecimiento y metabolismo del microorganismo, seguido por el daño celular irreversible que resulta en la pérdida de la viabilidad de éste) 5-Cloro-2-Metil- 3[2H]-Isotiazolone 0.1350 % + 2-Metil- 3[2H]-Isotiazolone 0.0412 % 2.5ml/500ml 2-6 hrs. http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno http://es.wikipedia.org/wiki/Peptidoglicano http://es.wikipedia.org/wiki/Pared_celular 32 6.5.1. A) Desinfectantes + Rifampicina + Cuprimicin 1) Se cortaron ápices de 2 a 3 centímetros. 2) Se lavaron con detergente por 5 minutos. 3) Se enjuagaron con agua corriente hasta eliminar todo resto del material ajeno a la planta. 4) Se sumergieron en alcohol etílico al 70% (en agitación continua por 1min). 5) Se colocaron en una solución de cloro comercial (cloralex) al 15% (en agitación continua por 10 minutos). 6) Se pasaron a una solución con Rifampicina 20ng/100ml (en agitación continua por 10 minutos). 7) Bajo condiciones asépticas, se agitaron por 10 minutos en una solución de Cuprimicin 20ng/100ml y por último se realizaron tres enjuagues con agua esterilizada. 6.5.2 B). Desinfectantes + Rifampicina + Cuprimicin + PPM Se realizaron los pasos del 1 al 7 del tren A, después del Cuprimicin se colocaron en PPM 2.5ml/500ml (2hrs antes de empezar el cultivo), finalmente bajo condiciones asépticas se realizaron 3 enjuagues con agua estéril para su posterior cultivo en una campana de flujo laminar. 6.5.3 C) Desinfectantes + Rifampicina + Cefotaxima + PPM Se realizaron los pasos del 1 al 6 y en lugar del Cuprimicin se utilizó Cefotaxima 1ml/L con una agitación continua de 10 min, posteriormente se colocaron los ápices en PPM 2.5ml/500ml (6 horas antes de empezar el cultivo), finalmente bajo condiciones asépticas se realizaron 3 enjuagues con agua estéril para su posterior cultivo en una campana de flujo laminar. 33 Se tomaron 30 ápices por cada uno de los 9 clones: 6 de Eucalyptus grandis (2202, 2231, 2232, 3231, 3232, 3171) y 3 Eucalyptus urophylla (2211, 2222, 2221), con los explantes ya desinfectados, se procedió al cultivo de tres ápices, cada uno fue insertado en el medio de cultivo, colocado en un frasco “Gerber ®” debidamente etiquetado, con el nombre de la especie, el número de clon, tren de desinfección y fecha de cultivo. Para cada una de las combinaciones que se tenían de estos variables se hicieron 10 repeticiones. Lo anterior se incubo en un cuarto de cultivo en las condiciones mencionadas anteriormente durante dos semanas, al final se evaluó el número de frascos contaminados, cada tren de desinfección se probo independientemente en diferentes fechas. 6.6. Efecto de la especie y la tolerancia a Chrysophorthe cubensis sobre la brotación de explantes apicales de eucaliptos. Una vez establecido el tren de desinfección en el cual no se presentaba contaminación se procedió a aplicarlo en el resto de la metodología experimental. Con el fin de reducir la posibilidad de contaminación, la unidad de experimental fue un frasco con un solo explante de lo cual se hicieron 30 repeticiones por clon, en dos fechas de siembra con un periodo de incubación de 70 días. 6.7. Secuencia de experimentos El primer experimento se llevó a cabo en marzo del 2007 en el Laboratorio de Biotecnología Forestal CENID-COMEF INIFAP, donde las condiciones del cuarto de cultivo del fueron de 25 ºC ± 1 ºC con una intensidad de luz de 1300 luxes y un fotoperiodo de 16 horas luz y 8 de oscuridad. El segundo experimento se realizó en diciembre del 2007 en el Laboratorio de Cultivo de Tejidos del Jardín Botánico del Instituto de Biología de la UNAM 34 donde las condiciones del cuarto de cultivo fueron de 25 ºC ± 2 ºC con una intensidad de luz de 1500 luxes y un fotoperiodo de 16 horas luz y 8 de oscuridad. Para cada explante se evaluó el tiempo que requiero para emitir crecimiento evidente a partir de cuando menos una yema, lo que se denomino brotación, 6.8. Metodología de análisis Para los trenes de desinfección, debido a que las reacciones fueron extremas (se contaminó todo o no hubo contaminación), no requiero ninguna prueba estadística. Para las pruebas de brotación, el diseño experimental para cada experimento fue completamente al azar, bajo estas condiciones se aplicó el mismo protocolo para los 9 clones. Con el fin de evaluar si existen diferencias significativas entre clones para la variable número de días en emitir brotes, se llevó a cabo la detección de diferencias entre los tratamientos aplicados mediante la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis (1952), ésta se aplicó considerando todos los tratamientos. Cuando se observaron diferencias significativas, esta prueba se aplicó para cada par de medias con el objeto de definir sus agrupaciones. Las diferencias se establecieron con un valor de alfa = 0.05. 35 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Un protocolo para la desinfección del material vegetativo en CTV debe permitir eliminar los microorganismos procurando el menor daño posible para los explantes (Mroginski y Roca, 1991). Por lo tanto para considerar el procedimiento de desinfección como exitoso, fue necesario evaluar tanto el nivel de asepsia como el de sobrevivencia de los explantes. La reacción de los explantes a los trenes de desinfección fue extrema así, se tuvo que los dos trenes de desinfección que incluyeron Cuprimicin permitieron la infección de la totalidad de los explantes cultivados, pese a que se utilizo en el segundo tren PPM que es un compuesto conocido por prevenir de forma efectiva y a la vez reducir la contaminación por cualquier patógeno microbiano en el cultivo de tejidos (Blanco y Valverde, 2004). No fue sino hasta que se eliminó el Cuprimicin, que sustituyéndola con Cefotaxima y aumentando el tiempo de inmersión de los explantes en PPM, se consiguió una asepsia total (Cuadro 8). Las observaciones realizadas después de varios días de la introducción de los explantes en este tren de desinfección, mostró una alta sobrevivencia, también del 100%. De esta manera se logró cumplir con los dos requerimientos para considerar que el procedimiento de desinfección para el establecimiento de cultivos asépticos fue eficiente. Loaiza y Valverde (2006) recomienda la combinación de Cefotaxima y PPM a una concentración 6ml/L para una eliminación total de bacterias. Algunos de los siguientes antibióticos o combinaciones de los mismos han sido también exitosamente aplicados (Lizárraga et al., 1991): 36 Cefotaxima Gentamicina Rifampicina Nistatina + Carbenecilina Gentamicina + Amfotericina B Vancomicina HCl + Micostatin Estreptomicina + Carnenecilina Cuadro 8. Porcentaje de contaminación para cada tren de desinfección tanto en materiales tolerantes como susceptibles a Chrysoporthe cubensis. Tren de desinfección Especie Tolerantes o Susceptibles No. de Clon % Contaminación A Desinfectantes + Rifampicina + CuprimicinEucalyptus urophylla T 2211 100 2221 100 S 2222 100 Eucalyptus grandis T 2231 100 3231 100 3171 100 S 2202 100 2232 100 3232 100 B Desinfectante + Rifampicina + Cuprimicin + PPM (2hrs) Eucalyptus urophylla T 2211 100 2221 100 S 2222 100 Eucalyptus grandis T 2231 100 3231 100 3171 100 S 2202 100 2232 100 3232 100 C Desinfectantes + Rifampicina + Cefotaxima + PPM (6hrs) Eucalyptus urophylla T 2211 0 2221 0 S 2222 0 Eucalyptus grandis T 2231 0 3231 0 3171 0 S 2202 0 2232 0 3232 0 37 En una segunda prueba se hicieron siembras con el mejor tren de desinfección, con el fin de constatar su efectividad, se encontró qué una cantidad muy pequeña de frascos se contaminaron, lo que indicaba que era una solución adecuada al problema (Cuadro 9). Cuadro 9. Porcentaje de contaminación con el mejor tren de desinfección. Tren de desinfección Especie Tolerantes o Susceptibles No. de Clón % Contaminación C Desinfectantes + Rifampicina + Cefotaxima + PPM Eucalyptus urophylla T 2211 0 2221 0 S 2222 0 Eucalyptus grandis T 2231 0 3231 0 3171 0 S 2202 0 2232 0 3232 0 En trabajos futuros conviene hacer una prueba microbiológica de los fungicidas comerciales ya que es posible que pudieran ser una fuente de contaminación. Una recomendación adicional sería comparar por separado cada uno de los componentes del tren que dio los mejores resultados con el fin de discriminar si el efecto se debe a cada sustancia en particular o a la acción conjunta. Los resultados obtenidos por la prueba no paramétrica de Kruskal- Wallis (1952) mostraron que no existían diferencias significativas en relación con la susceptibilidad del hongo Chrysoporthe cubensis (Cuadros 10 y 11) y tampoco entre especies. 38 En cuanto a la respuesta morfogenética, los clones tuvieron de uno a dos brotes por explante (Figuras 9). a. b. Figura 9. Brotación de explante con uno (a) y dos brotes (b). Los resultados obtenidos confirman que el desencadenamiento de la brotación en cultivo in vitro, resulta del empleo de citocininas, eventualmente asociadas a las auxinas (Margara, 1988). Cuadro 10. Tiempo a la brotación de explantes de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis en relación con la susceptibilidad del hongo Chrysoporthe cubensis (siembra realizada en marzo de 2007). U = Eucalyptus urophylla; G = Eucalyptus grandis No. DE CLÓN CLÓN ESPECIE REACCIÓN AL PATÓGENO BROTACIÓN EN DÍAS PRUEBA Kruskal- Wallis* 1 2221 U Tolerante 69.5 a 2 2222 U Susceptible 22 d 3 2211 U Tolerante 29 cd 4 3231 G Tolerante 55 ab 5 3232 G Susceptible 31 c 6 3171 G Tolerante 30 bc 7 2231 G Tolerante 51 b 8 2232 G Susceptible 14 d 9 2202 G Susceptible 17 d 39 *Las medianas seguidas por la misma letra no difieren significativamente entre sí, de acuerdo con la prueba de Kruskal- Wallis al 0.05 Cuadro 11. Tiempo a la brotación de explantes de Eucalyptus urophylla y Eucalyptus grandis en relación con la susceptibilidad del hongo Chrysoporthe cubensis (siembra realizada en diciembre de 2007). No. DE CLÓN CLÓN ESPECIE REACCIÓN AL PATÓGENO BROTACIÓN EN DÍAS PRUEBA Kruskal- Wallis* 1 2221 U Tolerante 62 a 2 2222 U Susceptible 53 ab 3 2211 U Tolerante 37 b 4 3231 G Tolerante 38 ab 5 3232 G Susceptible 14 c 6 3171 G Tolerante 14 c 7 2231 G Tolerante 27 b 8 2232 G Susceptible 19.5 c 9 2202 G Susceptible 27 bc U = Eucalyptus urophylla; G = Eucalyptus grandis *Las medianas seguidas por la misma letra no difieren significativamente entre si, de acuerdo con la prueba de Kruskal- Wallis al 0.05 Figura 10. Días en emitir brotes en 6 clones de Eucalyptus grandis y 3 clones de Eucalyptus urophylla con explantes colectados en marzo de 2007. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1U 2U 3U 4G 5G 6G 7G 8G 9G D ía s e n e m it ir b ro te s No. clon 40 Para el primer experimento realizado en marzo del 2007, los clones que emitieron brotes en un periodo no mayor de los 35 días fueron los siguientes: 2222, 2211, 3232, 3171, 2232, y 2202 a diferencia de los clones 2221, 3231 2231 que tardaron más de 50 días en emitir brotación. Figura 11. Días en emitir brotes en 6 clones de Eucalyptus grandis y 3 clones de Eucalyptus urophylla con explantes colectados en diciembre de 2007. Para el segundo experimento realizado en diciembre del mismo año, los clones que emitieron brotes en un periodo no mayor de los 30 días fueron 3232, 3171, 2231, 2232 y 2202, mientras que los clones 2222 y 2221 tardaron más de 50 días en emitir brotación, pese a que se aplico el mismo tratamiento en los dos experimentos los resultados obtenidos fueron distintos lo que podría evidenciar la importancia de la época de colecta de estos explantes. La independencia del tiempo de brotación con respecto al grado de resistencia a Chrysoporthe cubensis es de importancia en la generación de plantaciones comerciales en zonas libres de este hongo ya que en estos casos 0 10 20 30 40 50 60 70 1U 2U 3U 4G 5G 6G 7G 8G 9G D ía s e n e m it ir b ro te s No. de Clon 41 podrían generarse plantas a partir de los clones susceptibles que presentaron emisión de brotes en un corto número días. También se observó que es posible conseguir material vegetativo de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla apto para la multiplicación in vitro en un porcentaje alto utilizando el medio Woody Plant Medium (Lloyd y McCown, 1980), complementado con vitaminas del mismo medio, tiamina 0.5mg/L, sacarosa 20g/L, kinetina 0.5mg/L, PPM 1ml/L, vitaminas Kao Michayluk (KM), 8ml/L, carbón activado 1g/L y agar 8g/L, permitiendo la brotación y el desarrollo de yemas axilares; este medio es un desarrollo del autor donde la modificación consistió en añadir vitaminas Kao Michayluk (KM) y PPM 1ml/L. 42 8. CONCLUSIONES Es posible obtener material vegetativo de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla apto para la multiplicación in vitro en un porcentaje alto, utilizando Woody Plant Medium de forma altamente eficiente como se ha descrito en el presente trabajo ya que permite la brotación y el desarrollo de yemas axilares de ambas especies. No obstante Mroginski y Roca (1991), señalan que es difícil lograr cultivos completamente estériles para cualquier especie. La alta contaminación por hongos de los explantes, fue controlada efectivamente con el protocolo de desinfección generado durante la realización del presente trabajo. No existe una relación directa con la tolerancia a Chrysoporthe cubensis y el número de días requeridos para la brotación de los explantes de Eucalyptus grandis y Eucalyptus urophylla. No se encontraron diferencias significativas entre especies en su tolerancia a Chrysoporthe cubensis. Se requiere hacer mas repeticiones para garantizar la confiabilidad de los resultados obtenidos. 43 9. BIBLIOGRAFÍA Auge, R., Beauchesne, G., Boccon-Gibod, J., Decourtye, L., Digat, B., Jalouzot, R. y Minier R. 1995. In Vitro Culture and Its Applications in Horticulture. Lebanon, NH: Science Publishers. 231 p. Bidwell, R.G.S. 2002. Fisiología Vegetal. AGT Editor, S.A. México. 734 p. Blanco, M. y Valverde, R. 2004. 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