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9 Propagación in vitro de arándano (Vaccinium corymbosum L.) a partir de yemas axilares. In vitro propagation of bilberry (Vaccinium corymbosum L.) from axillary buds. Sandra Liliana Lerma Bocanegra*, Darío García**, Wilson Niño Fandiño ** y Walter Díaz Escobar** Artículo de Investigación RESUMEN El cultivo de arándano es relativamente nuevo en Colombia. Tiene un gran potencial para el mercado local y de exportación, lo que ha hecho que en la actualidad se estén expandiendo las áreas de siembras, las cuales se están realizando con variedades introducidas al país. Una de las limitantes que se tiene hoy por hoy es la falta de material de propagación, la cual se viene realizando con principalmente con la variedad conocida como Biloxi. La propagación in vitro es un método eficaz y eficiente, para proporcionar material de siembra en este cultivo. En este trabajo se buscó establecer la influencia de la concentración de la hormona zeatina sobre la generación de brotes en explantes de arándano (Vaccinium corymbosum L.). Los resultados mostraron que la zeatina en concentración de 1mg/L produjo el mayor número de brotes por estaca y en concentración de 2mg/L incidió en el mayor crecimiento, o elongación, de dichos brotes. Palabras clave: Micropropagacion, arándano. zeatina. *Bióloga - Universidad del Tolima / Magister en biotecnología de plantas - Centro de Investigación y estudios avanzados del Instituto Politécnico Nacional / Instructora en el Centro de Biotecnología Agropecuaria (SENA) slerma@sena.edu.co **Aprendices del Tecnólogo en Agrobiotecnología en el Centro de Biotecnología Agropecuaria (SENA) Fecha de recepción: 15 de julio de 2019 Fecha de aceptación: 14 de septiembre de 2019 10 Revista Siembra CBA / No. 2 - 2019 Artículo de Investigación Introducción El arándano es una planta perteneciente a la familia de las Ericaceas, su fruto es una baya de color azul que varía hasta diferentes tonalidades rojas, que por su propiedades organolépticas y antioxidante se ha convertido en un producto de alta demanda (Cabezas et al., 2012). Pertenece a la especie Vaccinium corymbosun, la cual es originaria de los bosques de Estados Unidos y Canadá; inicialmente se encontraba como planta silvestre, y fue en 1900 cuando empezó a ser domesticada. Estados Unidos es el principal productor y consumidor de arándanos a nivel mundial. Por su parte, en América del sur fueron introducidos en la década de los 80 y desde entonces se ha cultivado mayormente en países como Chile, Argentina y Uruguay. Chile es el principal productor en Sur América y segundo a nivel mundial, mantenimiento su mayor producción en contraestación de los países del hemisferio norte (Estados Unidos y Canadá) a donde exporta gran cantidad de fruta (Pannunzio et al., 2011). En Colombia el arándano es un cultivo relativamente nuevo ya que no lleva más de 9 años en el país, y se ha empezado a implementar debido a la existencia de plantas con bajos requerimientos de frío que se pueden adaptar bien a las condiciones del trópico (Gantiva et al.,2018). ABSTRACT Bilberry cultivation is relatively new in Colombia. It has great potential for the local and export markets, which has led to the expansion of planting areas, which are being carried out with varieties introduced to the country. One of the limitations that we have today is the shortage of propagation material, which is being done mainly with the variety known as Biloxi. In vitro propagation is an effective and efficient method to provide planting material in this crop. In this work we sought to establish the influence of the concentration of the zeatin hormone on the generation of shoots in bilberry explants (Vaccinium corymbosum L.). The results showed that zeatin at a concentration of 1mg / L produced the highest number of shoots per stake and at a concentration of 2mg / L, it contributed to the greater growth, or elongation, of these outbreaks. Keywords: Micropropagation, bilberry, Zeatin Propagacion In Vitro De Arándano (Vaccinium corymbosum l.) A Partir De Yemas Axilares 11 En el país se vienen incrementando las áreas del cultivo, trayendo consigo la demanda de material de propagación, en especial las plantas in vitro por su demostrada calidad y homogeneidad (Litwinczuk et al., 2005). La micropropagación en arándano se inició hace aproximadamente 30 años (Cohen y Elliot, 1979; Zimmerman y Broome, 1980) y ha demostrado ser un método eficaz, acortando el ciclo de crecimiento del cultivo y lo mejor es que se ha demostrado que en esta especie, el proceso in vitro no genera variabilidad genética si se utiliza organogénesis directa (Gajdosova et al., 2006). La aplicación de esta técnica para la propagación a gran escala de material vegetal puede llegar a ser interesante para las diferentes especies de vaccinium, ya que permite obtener a una producción masiva de plántulas de alta calidad (Jaakola et al., 2002). Existen diferentes publicaciones donde han reportado las evaluaciones a nivel de composición de nutrientes en el medio de cultivo, condiciones ambientales, reguladores de crecimiento, densidades de siembra para el desarrollo óptimo en la propagación in vitro de diferentes variedades de arándano (Tetsumura et al., 2008; Kutas et al., 2017; Fan et al., 2017; Toro, 2009) En otros estudios se ha evaluado el uso de diferentes tipos de explantes como brotes adventicios, axilares, meristemos, para iniciar la propagación in vitro de diferentes variedades como Brigitta, Legacy, highbush, Elliot; Biloxi (Cuce,M y Sokm, A. 2015; Hine,A y Abdelnour, A. 2013). A pesar de lo anterior, en el país no se tienen protocolos de reproducción in vitro que permitan la producción masiva que garantice la disponibilidad de material vegetal para respaldar las demandas de siembra de cultivos que se vienen generando. Cabe destacar, que los genotipos más conocidos en el mundo no son aptos para el cultivo en las condiciones climáticas de Colombia. Biloxi es considerada una de las mejores variedades de arándano en el mundo por la calidad de sus frutos, tiene buena adaptación a diferentes ambientes climáticos debido a que sólo requiere de 400 horas frío, y viene siendo sembrada en algunas zonas del país, sin embargo, son pocos los estudios para su micropropagación en estas zonas. Por lo anterior, este trabajo tiene como objetivo el establecimiento de un protocolo de propagación in vitro de la variedad Biloxi a partir de yemas axilares. 2. Materiales y Métodos 2.1 Localización del sitio experimental Los ensayos se realizaron en el laboratorio de biotecnología vegetal, del Centro de Biotecnología Agropecuaria del SENA, el cual se encuentra ubicado en el municipio de Mosquera, Cundinamarca. 12 Revista Siembra CBA / No. 2 - 2019 Artículo de Investigación 2.2 Material vegetal Como fuente de explantes se utilizaron plantas cultivadas en campo de la variedad Biloxi proporcionadas por la finca “Quebrada Honda” en Guasca- Cundinamarca. 2.2.1 Desinfección del material inicial Estacas de 15 cm de largo tomados de la parte basal de las plantas madre fueron tratados, con dos días de anterioridad a la siembra, con una aspersión de ridomil (2gr/L), el inicio de la desinfección de los esquejes se dio en primer lugar con el lavado de la totalidad del material con agua destilada para retirar los restos del fungicida. Las estacas fueron sumergidas en una solución de ácido abscorbico (150 ppm) y ácido cítrico (150 ppm) por 20 minutos. Luego se lavaron con abundante agua destilada estéril, a continuación fueron sometidas a una solución de extran al 0.1% por un tiempo de 30 minutos, se lavaron con abundante agua destilada, se sumergieron nuevamente en una solución de alcohol al 70% por 30 segundos, nuevamente se lavaron con abundante agua destilada, y se sometieron a 4 concentraciones de hipoclorito de sodio comercial(1%, 2%, 3% y 4%) durante 10minutos. En la cabina de flujo laminar, las estacas se lavaron tres ves con agua destilada estéril, y se tomaron como explantes secciones de tallo con dos yemas axilares con un tamaño de 2cm. Se colocaron tres explantes por frasco de vidrio con 25 ml de medio de cultivo compuesto por sales del medio WPM (Lloyd and McCown, 1981), suplementado con Myo-Inositol (100mg/L), Glicina (2mg/L) Tiamina (2mg/L), Acido nicotínico 1 mg/L, Piridoxina (1mg/L), como agente antioxidantes la cisteína (5 mg/L) y Polivinilpirrolidona (PVP) (100mg/L), sacarosa (15 g/L) y solidificado con agar-agar (8g/L). Se ajustó a un pH 4,8 antes de ser autoclavado a 1210C, 15 lb de presión por 20 minutos. En este caso la variable a estudiar fue el porcentaje (%) de contaminación. 2.2.3 Inducción de brotes axilares Para la inducción de brotes axilares se realizó un ensayo donde se colocaron dos secciones de tallo con dos yemas axilares por recipiente de vidrio con 15 ml de medio, el cual contenía una combinación de sales MS (1/2) (Murashige & Skoog, 1962) y algunas sales del medio WPM (1/2)(Lloyd and McCown, 1981), suplementado con Myo-Inositol (50mg/L), Glicina (1mg/L), Tiamina (1mg/L), Acido nicotínico 0.5 mg/L, Piridoxina (0.5mg/L), como agente antioxidantes la cisteína (2,5 mg/L) y Polivinilpirrolidona (PVP) (50mg/L), sacarosa (15 g/L) y solidificado con agar-agar (8g/L), pero presentando cuatro tratamiento conformados por diferentes concentraciones de Zeatina (0, 1, 2, 3 mg/L) (Cuadro 1) cada uno con 40 repeticiones. Propagacion In Vitro De Arándano (Vaccinium corymbosum l.) A Partir De Yemas Axilares 13 Cuadro 1. Tratamientos evaluados sobre explantes de arándanos. Tratamiento Número Cantidad de Zeatina (mg/L) T1 0 T2 1 T3 2 T4 3 Los cultivos se colocaron en área de incubación bajo condiciones controladas de laboratorio, los cuales fueron sometidos a fotoperiodo de 12 horas luz y 16 horas oscuridad, manteniendo una temperatura entre 18 a 22°C. En el ensayo se evaluaron los parámetros porcentaje de contaminación, número de brotes, longitud de los brotes, numero de nudos por brotes totales por recipiente. Para el análisis de datos se llevaron a cabo las pruebas de ANOVA de un solo factor y test de rangos múltiples de Duncan, con un nivel de significancia de p = 0.05, con el uso del programa estadístico infostat versión 2018I. 3. Resultados y Discusión 3.1 Desinfección del material inicial Contaminaciones por hongos y bacterias son los mayores problemas durante el establecimiento de explantes bajo condiciones in vitro. Con los protocolos que se evaluaron en este trabajo se logró establecer estacas que contenían yemas axilares de arándano a nivel de laboratorio, obteniendo porcentajes de contaminación de 27,5%, 20%, 15%, 27,5% para los tratamientos con hipoclorito al 1%, 2%, 3% y 4% respectivamente (figura1). 0 5 10 15 20 25 30 Desifección estacas- HIPOCLORITO 1% Desifección estacas- HIPOCLORITO 2% Desifección estacas- HIPOCLORITO 3% Desifección estacas- HIPOCLORITO 4% 27,5 20 15 27,5 % contaminación Figura 1. Porcentajes de contaminación de los explantes de arándano después de los tratamientos de desinfección. La contaminación en los cuatro tratamientos se debió a la presencia de hongo sobre el explante; se observó poca contaminación por bacteria en los cuatro tratamientos. Los mejores resultados fueron obtenidos con los protocolos que contenían concentraciones de hipoclorito al 2% y 3% con porcentajes de contaminación del 20% y 15%, respectivamente. Los resultados obtenidos con estas dos concentraciones de hipoclorito evidencian que la combinación de hipoclorito y Etanol al 70% presentan una gran alternativa en la desinfección de explantes acompañado de una aplicación inicial a la planta de madre de un fungicida unos días antes de extraer los esquejes ya que 14 Revista Siembra CBA / No. 2 - 2019 Artículo de Investigación permitieron obtener porcentajes altos de sobrevivencia de los explantes del 80%y 85%. Resultados similares fueron obtenidos por Kaldmae et al., 2006, donde mencionaron que con 3% de hipoclorito obtuvieron 98% de sobrevivencia en explantes de Vaccinium angustifolium. La contaminación fúngica en algunos ensayos de desinfección puede llegar hacer muy significativa (Hine y Abdelnour., 2013) y de acuerdo a Villegas (1990) y Razdan (2003) los hongos son los agentes contaminantes más comunes en los ensayos de cultivo de tejidos, sobre todo cuando se utiliza tejido adulto de plantas que crecen en campo como el material utilizado en este experimento, ya que este material maduro ha estado en contacto con el medio ambiente por largo tiempo y ha desarrollado relaciones patogénicas con otros organismos de manera interna, lo que dificulta la desinfección superficial. Así mismo, la manipulación de explantes y el tiempo de exposición a las soluciones utilizadas, favoreció la oxidación, sin que esto afectara significativamente la viabilidad de los explantes, es decir el grado de oxidación no fue lo suficientemente fuerte para causar su muerte del material vegetal. 3.2 Inducción de brotes axilares de arándano Al evaluar el efecto de la zeatina como regulador de crecimiento en la brotación de las estacas de arándano de la variedad Biloxi, en concentraciones de 0 mg/L, 1mg/L, 2mg/L y 3mg/L, de acuerdo al análisis de varianza, se determinó que el número de brotes nuevos por estaca, presentó diferencias significativas. En el tratamiento testigo (0 mg/L de zeatina) se obtuvo una brotación de tres (3) por estaca. En el tratamiento 2 (zeatina 1mg/L) se observó el mayor número de brotes por estaca de todo el ensayo, con una media de 7.5 brotes y un coeficiente de variacion de 37,52 (figura2). A pesar que los tratamientos que contenían zeatina, superaron el número de brotes que tuvo en el tratamiento testigo, no hubo una relación directa entre el aumento del contenido de zeatina y el número de brotes. En el tratamiento 2, con 1mg/L, hubo una media de 8 brotes, en el tratamiento 3, con 2mg/L, hubo una media de 5, mientras que en el tratamiento 4, con 3mg/L, fue de 7 brotes (figura 2). TRATAMIENTOS B R O TE S 9 7 7 5 3 8 6 4 3 1 2 3 4 Figura 2. Efecto de las diferentes concentraciones de Zeatina sobre el número de brotes de estacas de arándano de la variedad Biloxi. (1) Tratamiento testigo 0mg/L de zeatina, (2) Tratamiento 1mg/L de zeatina, (3) Tratamiento 2mg/L zeatina, (4) Tratamiento 3mg/L de zeatina. Propagacion In Vitro De Arándano (Vaccinium corymbosum l.) A Partir De Yemas Axilares 15 Con respecto a la estimulación favorable en la brotación de las estacas utilizando zeatina, varios autores como Ostrolucká et al. (2004) y Cuce y Sokmen, 2015, establecen que el uso de Zeatina se traduce en un mayor número de brotes respecto al uso de otras hormonas como la 2ip, tidiazurón. De acuerdo con George (2008), la baja concentración de citoquininas en el brote resulta insuficiente para mantener un crecimiento in vitro, de ahí que el cultivo in vitro de estas para inducción de la brotación de las yemas axilares requiere la adición de reguladores de crecimiento. Con respecto a la variable longitud de los brotes, se observó que hubo diferencia significativa entre los tratamientos, siendo el tratamiento 3 con 2 mg/L de zeatina el que dio la mayor altura de brotes con una media de 30,99 mm (figura 3). El menor crecimiento se dio en el tratamiento 1 o tratamiento testigo (no contiene ningún tipo de hormona en el medio), cuya longitud fue12,07 mm. Como se ve en la figura 3, la longitud de los brotes tiene un crecimiento progresivo de acuerdo a los contenidos de zeatina, hasta el tratamiento 3. Sin embargo, en el tratamiento 4 (3mg/L de ziteina) la longitud fue de 17,99 presentando una reducción de cerca del 42% con respectoa la mayor longitud obtenida en el tratamiento 3. Como se muestra en la figura 3, el crecimiento de los brotes en todos los tratamientos con contenido de zeatina superó la elongación presentado en el tratamiento testigo (sin zeatina). Lo anterior indicaría que la presencia de la hormona zeatina en el medio de cultivo favorece el crecimiento o la elongación de los brotes de estacas de arándano de la variedad Biloxi. TRATAMIENTOS AL TU R A D E B R O TE S 35,18 28,64 12,07 19,29 30,99 17,99 22,10 25,56 9,02 1 2 3 4 Figura 3. Efecto de las diferentes concentraciones de zeatina sobre la brotación. Longitud de brotes de estacas de arándano de la variedad Biloxi. (1) Tratamiento testigo 0mg/L, (2) Tratamiento 1mg/L, (3) Tratamiento 2mg/L, (4) Tratamiento 3mg/L. Estos resultados del uso de la zeatina como hormona para mejorar la multiplicación y longitud de brotes en cultivo in vitro son corroborados por trabajos como el de Cuce y Sokmen (2015), quienes evaluaron diferentes citoquininas como tidiazuron, 2ip y zeatina, encontrando que esta última fue la hormona más efectiva en términos de multiplicación de brote, numero de hojas y longitud de brotes en la especie Vaccinuium myrtillus L. (Bilberry). Igualmente, estos resultados fueron corroborados en otros trabajos y en diferentes variedades como lowbush blueberry, lingonberry 16 Revista Siembra CBA / No. 2 - 2019 Artículo de Investigación (Debnathand McRae, 2001b), highbush blueberry (Chandler and Draper, 1986, Eccher and Noe, 1989; Tetsumura et al., 2008). No obstante a estos resultados, hay que tener en cuenta que el éxito en la micropropagación de una especie vegetal varía en función del genotipo con el que se trabaja por lo que es necesario adaptar las condiciones del cultivo in vitro a cada variedad (Castro, 2016). En la figura 4 se muestra un registro fotoFigura de los brotes. En la figura 4a se muestra el poco desarrollo en longitud y el número de brotes que tuvieron las estacas en el tratamiento sin zeatina. Las plantas obtenidas en el tratamiento 2, con una concentración de zeatina de 1 mg/L (figura 4b) mostraron mayor número de brotes, pero menor longitud en dichos brotes; mientras que las plantas obtenidas en los tratamientos con una concentración de zeatina de 2mg/L (figura 4.c) mostraron menor número de brotes pero mayor longitud en los brotes. La zeatina ha mostrado ser una hormona eficiente en la propagación de diferentes genotipos de arándano, pero su alto costo económico restringe su uso en procesos productivos y de masificación in vitro de material vegetal (Reed y Abdelnour- Esquivel 1991). A B C D Figura 4. Brotes de arándano inducidos en un medio de WPM sin regulador de crecimiento (A), WPM con concentración de zeatina 1mg/L (B), 2mg/L (C), 3mg/L (D). Propagacion In Vitro De Arándano (Vaccinium corymbosum l.) A Partir De Yemas Axilares 17 Conclusión La zeatina es una hormona muy importante en la multiplicación in vitro de plantas de arándano. Está involucrada en la producción y crecimiento de los brotes en los procesos de micropropagación. Aunque el alto costo de la zeatina la puede excluir de un uso masivo como hormona de crecimiento, se recomienda su uso a pequeña escala, sobre todo para la fase de establecimiento donde sirve para estimular el crecimiento de los explantes, que es un paso clave para su multiplicación. Bibliografía Cabezas,G. M., y Peña,B. F. 2012. Estimación del área foliar del arándano (vaccinium corymbosum) por medio de un método no destructivo. Revista U.D.C.A Actualidad & Divulgación Científica. 15(2), 373-379. Castro,F.A.M. 2016. Mejora de la propagación invitro de Vaccinium corymbosum y evaluación de la actividad antioxidante en arándanos comerciales (Tesis de maestría). Universidad Da Coruña. España. Cohen, D., Elliot, D. 1979. M i c r o p r o p a g a t i o n methods forblueberries and tamarillos. Combined Proceedings,International Plant Propagators’ Society . 29: 177- 179. Cuce,M., y Sokm, A. 2015. Micropropagation of Vaccinium myrtillus L. (Bilberry) naturally growing in the Turkish flor. 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