Conservación de recursos genéticos y materiales mejorados

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(1)-. MINISTERIO DE AGRICULTURA. INSC]TOCOLOMIIANO A4CUArnO u.

(2) CÓNSERVACIÚN DE RECURSOS GENETICOS Y MATERIALES MEJORADOS. Mario Lobo A. (1). DoCUmCflt. GiOL 6. INTRODUCCION. Mantenimiento del Material de Propagación. Los recursos germoplásmicos constituyen fa base de La forma más sencilla de mantener la variabilidad genécualquier programa de mejoramiento, siendo un axio- tica es mediante el almacenamiento de semilla, lo cual ma que la variabilidad genética es un requisito indis- puede practicarse con las llamadas especies de semilla pensable para el desarrollo de variedades e híbridos me- ortodoxa, que son aquellas cuyo contenido de humejorados. El recurso se encuentra expuesto a la llamada dad puede disminuirse sensiblémente, y almacenarse erosión genética por .causas tales como:'expansión de a baja temperatura por largos períodos de tiempo; en las áreas urbanas y zonas de colonización, apertura de contraste, existen las llamadas especies con semilla carreteras, construcción de canales y represas, reempla- recalcitrante, las cuales se caracterizan por ser de baja zo de materiales criollos por genotipos uniformes, fe- longevidad y por no permitir la desecación y almacenanómenos naturales, pastoreo, catástrofes, etc. Lo ante- miento a bajas temperaturas. rior señala la importancia de la colección y mantenimiento del recurso con máxima variabilidad, antes de El almacenamiento de las semillas ortodoxas debe haque se pierda, ya que el hombre en pocos años no pue- cerse a baja temperatura y con [bajo contenido de hude reconstruir lo que la naturaleza ha hecho durante medad. En este sentido y con miras a la preservación a largo plazo, el CIRF (Consejo Internacional de Remilenios. cursos Fitogenéticos), ha estableçido estándares de La colección de plantas útiles data de tiempos remotos, contenido de humedad para diversas especies y señala habiendo hecho uso el hombre de unas 3000 especies como temperatura de mantenimiento del germoplaspara su alimentación. De éstas, alrededor-de 150 han ma -18 0 C (Roberts y Ellis 1984). Bajo estas condiciosido cultivadas comercialmente, derivando la humani- nes el deterioroes lento pero indefectiblemente ocurre. dad su alimento de 20 especies principales, las cuales Lo anterior señala que el material debe renovarse periópertenecen a las leguminosas, gramíneas, hortalizas y dicamente, auncuando a intervalos de tiempo amplios. Para conservación a mediano plazo, se considera como tuberíferas (National Acádemy of Sciences, 1975). un estándar aceptable 50 o menos, en empaques sellaEn Colombia, las primeras colecciones de germoplasma dos de tal forma que no permitan intercambio con el fueron realizadas por científicos extranjeros, hacia la medio ambiente, o en empaques no sellados, mantedécada de los años 20. Desde ese entonces, se han lleva- niendo, en este caso, la humedad relativa alrededor del do a cabo una serie de expediciones, buscando colectar 200 /0 (Van Der Maensen 1984). especies en particular; entre éstas se pueden anotar las de papa (Hawkes 1941, López 1979), cacao (Soria Luego de cosechadas y secas las [ semillas, deben some1970), caña (Buenaventura 1980), maíz (Roberts et al terse a una prueba inicial de germinación, existiendo métodos normalizados para ete fin por parte de la Aso1957) y algodón (Mendoza 1978). ciación Internacional de Analistas de Semillas (ISTA Los materiales mejorados, o sea aquellos en los cuales 1985). En este contexto Ellis y' su grupo (1980), han los científicos han seleccionado una determinada com- propuesto la llamada prueba secuencial de germinabinación degenes, también deben conservarse, varian- ción; el método ha sido desarroIldO con el fin de obtedo el criterio con relación al recurso germoplásmico en ner máximo ahorro en la cantidad de semilla a emplear el sentido anotado, esto es: No po(máxima variabili- y a su vez un resultado confiable, habiendo sido diseña- dad genética, sino por conjunción de "genes favora- do, en especial, para bancos de germoplasma. bles" para condiciones determinadas, con mínima deriva genética, bien sea que se trate de variedades "per Un aspecto de capital importancia para la longevidad se", líneas o variedades para la formación de híbridos de la semilla en almacenamiento es la temperatura de o clones de propagación vegetativa. secado de la misma. En este sentido, Cromarty, Ellis y Roberts (1982), recomiendan ; realizar el proceso en (1)1. A., Pt. D. Coordinador Nacional Programa de Hortalizas ICA, CRI un cuarto a 150 C con humedad' relativa entre el 10 y La Selva, Apartado Aéreo 100 Rioneo. Antioquia. el 150/o con buena circuIación de aire, siendo éstas F3 0 SEMILLAS 17. ,L6!6.

(3) las condiciones ideales para máxima conservación del germoplasma Es indispensable renovar el germoplasma cuando la germinación baja a cierto nivel, o la cantidad de semilla almacenada se disminuye por debajo de un mínimo aceptable, el cual varía con la especie, sistema de polinización y criterio del curador del banco degermoplas. ma (Van der Maensen (1984). En este sentido es preferible, y en especial en conservación de recursos con máxima variabilidad y mínima deriva genética, fijar criterios de renovación con altos porcentajes de germinación ( y. g. 80 0 /0) ya que se conoce que la pérdida de germinación para genotipos y genes no es un proceso al azar, siendo crítico lo anterior para genes valiosos en baja frecuencia en el material almacenado.. En general, se puede afirmar que diferentes procedimientos se han intentado para prolongar la vida de las semillas recalcitrantes, siendo, hasta el presente, superiores aquellos que toman en cuenta la prevención de la desecación, el control de la c ontaminación microbial, la prevención de la g erminación durante el almacenamiento y el m antenimiento de un suministro adecuado de oxígeno. Otra p osibilidad grande es la conservación "in vitro" de especies de semilla recalcitrante y de propagación asexual, siendo fundamental estudiar el tejido más apropiado para el m antenimiento, la estabilidad genética y los períodos de renovación del material, entre otros tópicos (De Langhe 1984). Withers (1984), señala que para la adopción del mantenimiento "in vitro", hay ciertos requisitos que deben cumplirse, entre éstos, el desarrollo de métodos eficientes para realizar cultivo de tejidos con la especie, la regeneración de plántu las a partir del tejido y el desarrollo de métodos de almacenamiento que ofrezcan un alto nivel de supervivencia, estabilidad Y reproductibilidad. Otros métodos, bajo estudio, para la conservación largo plazo de semillas ortodoxas Comprenden alma cenamiento en nitrógeno líquido y en completa im bibición con inhibición de la germinación. El almace namiento en nitrógeno líquido se realiza preferible mente en la fase de vapor, la cual permanece a -1500C, El mantenimiento de materiales comerciales se rige siendo un factor importante, para la utilización de esta t por los mismos principios de aquel del germoplasma; metodología, el contenido de humedad de la semilla, pero, las condiciones, en la mayoría de los casos, no con el fin de evitar la formación de cristales de hielo son tan estrictas, puesto que éstos se están reproduque rompan las membranas celulares, siendo necesario ciendo continuamente para efectos de entrega de básideterminar para cada especie este valor. Igualmente se cos a partir de semillas fundamentales. Por ello, el seprecisa determinar las velocidades de enfriamiento y cado rápido a mayor temperatura es practicable en calentamiento posterior de la semilla para su empleo este tipo de materiales. Lo fundamental es mantener la (Stanwood y Base 1981). En relación al almacénarnien.. población en equilibrio, con un minimo de deriva genéto en completa imbibición, se ha encontrado que bajo tica y Otros agentes extraños que alteren la población. En el caso de plantas autógamas, generalmente, los gecondiciones del habitat natural las semillas permanecen notipos mejorados son líneas puras homocigóticas y viables en el suelo por largos períodos de tiempo, sienhomogéneas, de fácil mantenimiento, aún en poblaciodo mayor la longevidad, en muchos casos, bajo este nes pequeñas, las cuales, usualmente, requieren poca conjunto de condiciones, que en almacenamiento en separación entre poblaciones diferentes; por el contrafrío con bajo contenido de humedad; sin embaro, se rio en plantas alógamas, aunque homogéneas en aparequiere que la semilla permanezca en estado de laten- riencia, éstas son heterocigóticas, precisándose controcia (Villiers 1975). lar los factores que mueven las frecuencias génicas, La conservación de especies con semillas recalcitrantes, como son migración, mutación, selección y tamaño poblacional. La migración se refiere, en este caso, a impeo aquellas especies de propagación vegetativa, ha invo- dir, mediante un aislamiento adecuado, la llegada de lucrado tradicionalmente su m antenimiento en cultipolen extraño; la mutación espontánea raramente tievo, lo cual es costoso en términos de tierra y labor (Hanson 1984). Lo anterior indica la necesidad de de- ne mucha influencia dada su baja frecuencia, aún en el sarrollar técnicas nuevas que prolonguen la viabilidad caso de mutación recurrente; la selección sí es fundamental, sabiéndose que existe selección gamética, lo en almacenamiento. La utilización de inhibidores para cual señala que, en lo posible, la semilla debe producirprevenir la germinación de semillas recalcitrantes o se en el ambiente en el cual se sembrará. Finalmente, para introducir latencia puede tener algún valor, igualel tamaño poblacional, evento que produce cambios mente una combinación de condiciones ambientales cuya magnitud se puede predecir, pero no la dirección controladas que reduzcan el metabolismo sin causar del cambio, tiene profundo efecto sobre la constitudaño podría ser útil. La utilización de crioprotectanción genética de las poblaciones. Así, tamaños muy petes podría controlar el daño por congelación y permitir el almacenamiento a bajas temperaturas (Hinson 1984). ¿jueños pueden producir endocría y depresión del vigor, y tamaños pequeños traen como secuela pérdida 18 SEMILLAS.

(4) ri fuo de genes valiosos, que se encuentran en frecuencias. Referencias Bibliográficas. bajas. Este tópico ha sido poco estudiado tanto por los productores de semilla, como por los investigadores BUENAVENTURA, C. E. Mejoramiento de la Caña de Azúcar Colección de especies y variedades. ¡CA, Pro. encargados de las colecciones de germoplasma a nivel grama de Caña de Azúcar. 26 p. del país. CONCLUSIONES - Es necesario diferenciar, par efectos de manteni-. miento, las especies que poseen semilla ortodoxa, de aquellas que tienen semilla recalcitrante o se propagan por medios asexuales. - El mantenimiento de semilla ortodoxa puede hacerse a corto, mediano y largo plazo, dependiendo de la infraestructura con que se cuente. - Para este grupo de especies (ortodoxas), incluso pueden implementarse otras metodologías, como criopreservación y mantenimiento en completa imbibición.. CROMARTY, A. S., R. H. ELLIS; E. H. ROBERTS. 1982. The design of seed storage facilities for Genetics Conservation. AGPG: IBPGR/82123 Rome IBPGR. DE LANGHE, E. A. L. 198. The role of in vitro Techniques in germplasm onservation. in: Crop Genetic Resources: Conservation and Evaluation (J.H.W. Holden, J. T. Williams, edits). George Allen and Unwin Edits. London p 131-157. ELLIS, R. EL; E. H. ROBERTS; J. WHITE HEAD. 1980. A new, more economic and accurate approach to monitoring the viability of accesions during storage in seed banks. Plant Genetic Resources Newsletter 41: 3-18.. - Para especies con semilla recalcitrante, la alternativa para los bancos "in vitro" la constituyen criopreserva- HANSON, J. 1984. The storage of seeds of tropical tree fruits. In: Crop Genetic Resources: Conservación y mantenimiento en completa imbibición. tion and Evaluation (J. H. W. Holden;J. T. Williams, edits). George Allen and Unwin. London. p. 53-62. - Para especies con semilla recalcitrante, la alternativa para los bancos "in vivo" la constituyen criopreservación, completa imbibición y mantenimiento "in vi- HAWKES, J. G. 1941. Potato collecting expediction in Mexico and South America. Cambridge Imperial tro", tópicos que están en fase de implementación. Bureau Plant Breeding and Çenetics. p. 30-39. - Los métodos para conservar material de semillas "recalcitrantes" deben prevenir la desecación, contro- ISTA. 1985. International Rules for Seed Testing. Seed Science and Technology. 13: 307-520. lar la contaminación microbial, prevenir la germinación durante el almacenamiento y mantener un sumiLOPEZ, L. E. 1979. Collection of primitiveColombian nistro adecuado de oxígeno. cultivars, Rept. of the planning conference on the Exploration, Taxonomy and Maintenance of Potato - El mantenimiento "in vitro", unido a medios mínigermplasm III. Lima CIP.p61-68. mos o criopreservación, ofrece todo un campo de posibilidades para las semillas ortodoxas y materiales de MENDOZA, C. M. 1978. Recursos genéticos de algopropagación asexual. dón en ICA. Foro Tecnológico Algonodero. Bogotá, ICA. p. 79-105. - Un aspecto fundamental para la longevidad de las semillas en almacenamiento es la temperatura de secado, siendo ésto más crítico para recursos germo- NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES. 1975. Underexploited Tropical Plants with Promising plásmicos que para materiales comerciales. Economic Value. NAS, Washington. Report of Ad Hoc Panel 189p. - La estabilidad poblacional, tanto de los recursos genéticos, como de los materiales comerciales, debe mantenerse al máximo, evitando cambios y deriva ROBERTS, W. H.: R. H. ELLIS. 1984. The implications of the deterioration of orthodox seeds during genética. storage for genetic Resourcés Conservation. In: Crop Genetic Resources: Conservation and Evaluation - Hacen falta estudios en el país, en especial en el caso (J. H. W. Hoiden and J. T. Williams, Edits) George de plantas alógamas, sobre tamaños poblacionales para Allen and Unwin, London. p 18-37. mantener el equilibrio genético de los materiales. SEMILLAS 19.

(5) ROBERTS, L M.; U.J. GRANT; E. R. RAMIREZ; N. H. HATEWAY; D. L. SMITH; P. C. MANGELSDORF. 1957. Razas del maíz en Colombia. OlA, Bogotá, Boletín Técnico No. 2. 159p.. and their explotation Chickpeas, Fababeans, and Lentils. (J.R. Witcombe and W. Erskhine. Edits). Martinus Nijhoff/Dr. W. Junk Publishers. The Hogue pp 13-22.. SORIA, J. 1970. The latest: cocoa expedition to the Amazonjam Basin Cacao (Costa Rica) V. 15 No. 1 P. 18.. VILLIERS, T. A. 1975. Genetic maintenance of seeds in imbibed storage. In: Crop Genetic Resources for today and tomorrow. (O. H. Frankel;J. G. Hawkes, Edits). Cambridge University press. p 279-316.. STANWOOD, P. C.; L. N. BASS. 1981.Seed germplasm preservation using ¡¡quid nitrogen. Seed Science and Technology 9: 423-437. VAN DER MAESEN, L. J. G. 1984. Seed Storage, viability and rejuvenation. In: Genetic Resources. WITHERS, L. A. 1984. Germplasm conservation in vitro: present state of research and its application. Inc: Crop Genetic Resources: Conservation and Evaluation (J. H. W. Holden, J. T. Williams Edits) George Allen and Unwin London p. 138-157..

(6) 96. PNL Volume 19. 1987. FEATURES. PISUM RESEARCH IN COLOMBIA E. Girard and M. Lobo. Instituto Colombiano Agrópecuario Centro de Investigacion La Selva AA 100, Rionego, Antioquia, Colombia. A research project with peas is being carried out ' by the Colombian Institute for Agricultural Research and Developrnent (ICA) at three of its 21 experimental stations. The project involves several objectives: 1. Improvement of traditional varieties (with a wide adaptation range) to achieve higher yield, better pod distribution, less foliage so the microclimate under the canopy will be less favorable for fungal diseases, larger pods with more seeds/pod, dry seeds of green color. 2. Precise identification of disease and insect problems in the different production areas in order to search for field resistance instead of vertical resistance. 3. Characterization and evaluation of germplasrn from local and international nurseries as sources of genes to improve local varieties or to develop new varieties. 4. Use of mutants to reach the goals proposed by the Project. S. Studies with Rhizobia (Colombian collection). Research is already underway on the first item and work on the third and fourth objectives was started in 1986. Disease and insect identification has been done in sorne areas but rnust be extended to others to get a more complete picture. The mair disease problems are Ascochyta blight, Fusarium root rot, Colié€otrjchujn blight, and a supposed viral problem. Known insect pests are stem borers and root miners. Rhizobial studies will be initiated in 1988. The entire project has been planned for a ten-year period and viii be expanded as new problems arise and as the resuits suggest. Riso included is a series of agronomical studies involving fertilization, plant densities, growth pattern, multi-cropping possibilities, and quality factors. The area in Colombia in which peas are grown encompasses about 50,000 hectares along the highlands in the Andes. The crop is grown by small farmers, a high percentage being a part of iiulticropping systems (growing peas with corn, fababeans, and potatoes). Production is insufficient to meet the demand, so Colombia imports from 10,000 to 25,000 tons per year depending on the economy of the country at the time. But peas couid be grown from 1,800 to 2,500 meters abo ye sea level and the available land suitable for agricultural use within these limits is well. over 5,000,000 hectares. *****.

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