EFECTO DE SILICIO EN LA OXIDACION DE BROTES DE Bambusa lako in vitro.
Apolonia Zamora Chacón1, Víctor Manuel Jiménez2, María de Jesús Martínez Hernández1, Victor Daniel Cuervo Osorio3.
1Doctorado en ciencias Agropecuarias, Universidad Veracruzana, apolonia.chacon@colpos.mx, tel. 2731163407
Xalapa, Ver. México
2Centro de Investigación en granos y semillas (CIGRAS), Universidad de Costa Rica.
3Colegio de Postgraduados, Campus Veracruz.
RESUMEN
El establecimiento in vitro de tejidos vegetales de algunas especies de plantas, como Bambusa lako, está limitado por la oxidación en los explantes. Una posible alternativa para evitar dicho fenómeno es la utilización de Silicio, ya que favorece el desarrollo de los cultivos induciendo resistencia y protección a diversos factores bióticos y abióticos.
El objetivo fue determinar el efecto del silicio en la oxidación de brotes de Bambusa lako in vitro. Los explantes se cultivaron en tubos de ensaye con medio Murashige y Skoog (1962) con 4 tratamientos: testigo, silicato de potasio (550 µL/L; doble concentración de macronutrimentos MS y doble concentración de macronutrimentos MS + silicato de potasio (550 µL/L), con 20 repeticiones por tratamiento. Los datos se analizaron con una prueba de Chi-cuadrado de Pearson. Los resultados no mostraron diferencias significativas entre tratamientos. La presencia de Silicio no contribuye a evitar la oxidación de brotes de Bambusa lako.
Palabras clave: Bambusa lako, in vitro, silicio.
INTRODUCCIÓN
La oxidación u oscurecimiento de tejidos cultivados in vitro, se puede definir como la oxidación, por radicales libres, de diferentes componentes celulares, así como, la oxidación de compuestos fenólicos catalizado por la enzima polifenol oxidasa (PPO) para producir quinonas, las cuales son especies químicas muy reactivas y propensas a
reaccionar, generando daño e incluso la muerte celular (Amiot et al. 1996, Bray et al.
2000).
El establecimiento in vitro de tejidos vegetales de algunas especies de plantas, especialmente leñosas, está, en gran medida, limitado por la ocurrencia de oscurecimientos letales en los explantes y en el medio de cultivo. Esto constituye uno de los problemas más serio y frecuente, desde el inicio y durante el mantenimiento de un tejido cultivado in vitro (Tang y Newton 2004). Una de las especies que se ve afectada por dicho problema durante su establecimiento in vitro, es la especie Bambusa lako; una bambusa de interés comercial, por su calor y estética que la potencializan como planta ornamental, para el sector mobiliario y acabados de interiores.
Las estrategias para evitar los procesos de oxidación que conllevan al oscurecimiento de los tejidos del explante cultivado in vitro, son numerosas, entre ellas destacan:
crecimiento del explante a baja luminosidad o en oscuridad, subcultivos frecuentes, cultivo en medio líquido, uso de antioxidantes en la preparación del explante para su cultivo o en el medio de cultivo, elección de los reguladores del crecimiento, cambio del potencial osmótico del medio de cultivo, inactivación de enzimas (Azofeifa, 2009).
El Silicio es un elemento abundante en la naturaleza; sin embargo, en casi todos los estudios nutricionales con plantas no se lo ha considerado con la importancia de los macro y micronutrientes. Así mismo, al Si se lo ha calificado como un nutriente
“anormal” pues no es esencial para el crecimiento y desarrollo de las plantas, sin embargo, está documentado que la presencia de éste elemento favorece el desarrollo de los cultivos a través de la inducción de resistencia y protección a diversos factores ambientales (Danoff y Rodrigues, 2005). Las evidencias muestran que las plantas que crecen en ausencia de silicio frecuentemente son más débiles estructuralmente, y tienen menor tamaño, desarrollo, viabilidad y su reproducción es anormal; son más susceptibles a estrés abiótico así como a la toxicidad por metales, son más fácilmente atacadas por organismos patógenos, insectos fitófagos y mamíferos herbívoros (Raya y Aguirre, 2012).
En condiciones in vitro no se utiliza al silicio como parte de los elementos nutrientes en el medio de cultivo, sin embargo su utilización podría servir para evitar o disminuir la oxidación de los brotes de B. lako.
Con base en lo anterior, se vuelven necesarios desarrollar una metodología eficiente de propagación in vitro de bambú, por tal razón, el objetivo del presente trabajo fue determinar el efecto del silicio en la oxidación de brotes de B. lako en condiciones in vitro.
DESARROLLO
Capitulo I. Materiales y métodos
La presente investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal, en el Centro para Investigaciones en Granos y Semillas (CIGRAS), Costa Rica.
Material vegetal
Las plantas fueron sembradas bajo condiciones de invernadero y tratadas con Agri- mycin®, Pfizer, Mexico; 2 g L-1) en combinación con bencimidazol (Benomil® 50WP, Fulton Industrial Chemical Company, Taiwan; 2 g L-1) una vez por semana. Se colectaron segmentos de un solo nudo de aproximadamente 3,0 mm de diámetro y 25- 35 mm de longitud de las ramas laterales de B. lako, las cuales se les removió cuidadosamente la vaina de la hoja. La desinfección se basó en la metodología propuesta por Jiménez et al. (2006), con una modificación, inmersión en alcohol (70%) por 2 minutos antes del NaOCl.
Brotación inicial
El medio basal fue el de Murashige y Skoog (1962), suplementado con tiamina-HCl (0,1 mg L-1), piridoxina-HCl (0.5 mg L-1), ácido nicotínico (0.5 mg L-1), glicina (2.0 mg L-1), mio- inositol (100 mg L-1), PPM® (Plant Cell Technology, Washington DC, USA; 2 ml L-1), thidiazuron (TDZ) 0,7 mg L-1 ; y sacarosa (3% p/v). El pH se ajustó a 5.8 con hidróxido potasio (KOH), y el medio se gelificó con Phytagel® (Sigma, St. Louis, MO, Estados Unidos; 2 g L-1), se vertió en tubos de ensayo de 25 x 150 mm, cerrados con tapas plásticas Magenta® y se esterilizó a 1.05 kg/cm2 durante 20 min.
Los tratamientos fueron los siguientes: T1: Medio MS, T2: MS + silicato de potasio (550 µL/L; para adicionar 100 mg L-1 de silicio); T3: doble concentración de macronutrimentos MS, T4: doble de la concentración de macronutrimentos MS + silicato de potasio (550
µL/L). Se colocó en cada tubo de ensaye 10 ml de acuerdo al tratamiento y un explante como unidad experimental, en total se generaron 20 repeticiones por tratamiento.
Los explantes se cultivaron inicialmente en la oscuridad a 24ºC durante una semana, posteriormente fueron colocados una semana en condiciones de luz indirecta 2.0 µmol/m2s) y finalmente en luz directa (45 µmol/m2s).
Variables evaluadas y análisis estadístico
Se evaluó el porcentaje (%) de explantes oxidados a los 12 y 14 días después de introducidas. Estas variables se analizaron mediante una prueba de Chi-cuadrado en el software estadístico InfoStat 2014, Argentina.
Capitulo II. RESULTADOS Y DISCUSION
A los 12 días se observaba una variación en el porcentaje de oxidación del 10 al 35%, donde el menor porcentaje se presentó en el tratamiento testigo y el mayor en el tratamiento con doble concentración de macronutrimentos (Fig. 1). Sin embargo, a los 14 días se alcanzó un 35% de oxidación en todos los tratamientos, por lo que no se observaron diferencias significativas entre los tratamientos (Chi-cuadrada Pearson de 0.
0999 con un α= 0.05) (Fig. 2).
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Días después de introducción 0
10 20 30 40 50 60
Oxidación (%)
T1 T2 T3 T4
Figura 1. Distribución del porcentaje de brotación por tratamientos. T1= Medio MS, T2=
MS + silicato de potasio, T3= doble concentración de macronutrimentos MS y T4= doble de la concentración de macronutrimentos MS + silicato de potasio. Fuente: Elaboración propia.
El silicio (Si) es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre. En el caso del té de limón (Cymbopongon citratus) se tienen valores de 3,8% y para el carrizo (Arundo donax) se han registrado valores de hasta 1% de Silicio con base en peso seco, en el bambú (Pleioblastus chino) se han registrado valores de hasta 5% de silicio con base en peso seco, el género Cyperus, al que pertenecen los famosos papiros, es también un buen acumulador (Raya y Aguirre, 2012). Herrera-Giraldo et al., 2009 determinación de la composición de Silicio mediante el análisis gravimétrico. Mediante el resultado obtenido por la técnica de gravimetría en las cenizas del follaje de la G.
angustifolia, se pudo conocer que la muestra procedente del “Sendero Cedro Rosado”, presentó una mayor concentración de Silicio con un valor de 2.59%, mientras que la muestra procedente de la Reserva Natural “La Montaña del Ocaso” tiene una concentración de 1.70%. Motomura et al; 2000 reportó para la especie Pleioblastus chino un alto contenido de Silicio, con un total entre 8.4% y 12.7%; Zhen-ji, et al; 2006 reportó en el Moso bamboo un porcentaje de Silicio de 3.10%, igualmente, se determinó que para tres especies del género Phyllostachys valores entre 4.52% y 13.74% (Dayton y Hames, 2000) y para el Phyllostachy heterocycla Mitf el porcentaje de 7.3% en la epidermis de las hojas (Lux et al., 2003).
Figura 2. Oxidación de los brotes durante el establecimiento de cultivo in vitro de B.
lako. Barra = 1 cm. Fuente: Elaboración propia.
CONCLUSIONES
Se confirma que la presencia de silicio y las concentraciones de macronumtrimentos no contribuye a evitar la oxidación de los brotes de la Bambusa lako.
BIBLIOGRAFIA Y CITAS
Azofeifa, A. 2009. Problemas de oxidación y oscurecimiento de explantes cultivados in vitro. Agronomía mesoamericana. 20(1): 153-175.
Amiot, M.; Forget, F.; Goupy, P. 1996. Polyphenol, oxidation and colour: progress in the chemistry of enzymatic and non-enzymatic derived products. HerbaPolonica 42:
237-247Azofeifa, 2009.
Bray, E; Bailey-Serres, J; Weretilnyk, E. 2000. Responses to abiotic stresses. In:
Buchanan, B; Gruissem, W; Jones, R. eds. Biochemistry and molecular biology of plants. American Society of Plant Physiologists. Maryland, USA. p. 1158-1203 Danoff, L. y Rodrigues, Á. 2005. The Role of Silicon Suppressing Rice Diseases.
APSnet Featur, The American Phytopathological Society.
Dayton and B. Hames 2000. Bamboo: an overlooked biomass resource ORNL/TM- 1999/264. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, Tennessee. 34 pp.
Herrera-Giraldo, 2009. Cuantificación de sílice presente en el follaje de guadua angustifolia del departamento del Quindío. Semillero de Investigación en Guadua Instituto Interdisciplinario de las Ciencias, Universidad del Quindío, (19): 14- 17.
Armenia – Colombia.
Jiménez, V, Castillo J, Tavares E, Guevara E, Montiel M 2006. In vitro propagation of the neotropical giant bamboo, Guadua angustifolia Kunth, through axillary shoot proliferation. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 86: 389–395.
Lux A, Luxová M., Abe J., Morita S., Inanaga S. 2003. “Silicification of bamboo (Phyllostachys heterocycla Mitf.) root and leaf”. Plant and Soil. 255. 85–91.
Motomura H., Mita N., Suzuki M. 2002. “Silica accumulation in long-lived leaves of Sasa veitchii (Carrière) Rehder (Poaceae: Bambusoideae)”. Ann Bot.; 90. 149-152.
Murashige, T, Skoog F.1962. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue culture. Physiol. Plant. 15: 473–497.
Raya, P. J. C. y Aguirre, M. C. L. 2012. El Papel del Silicio en los Organismos y Ecosistemas. Conciencia Tecnológica. 43: 42-46.
Tang, W; Newton, R. 2004. Increase of polyphenol oxidase and decrease of polyamines correlate with tissue browning in Virginia pine (Pinus virginiana Mill.). Plant Science 167: 621-628.
Zhen-ji L, Peng L, Jian-Yuan H, Zhi-wei Y, Yi-Ming L. 2006. “Silicon's organic pool and biological cycle in Moso bamboo community of Wuyishan Biosphere Reserve”. J Zhejiang Univ SCIENCE B; 11. 849-857.
