Revista Digital del Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias de Venezuela

 CENIAP HOY
  No 3.    septiembre-diciembre  2003


PROPAGACIÓN CLONAL RÁPIDA DE VARIEDADES COMERCIALES DE YUCA MEDIANTE TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS

Albarrán J.; F. Fuenmayor y M. Fuchs

Investigadores, INIA-CENIAP
Maracay. Correo-e:
jalbarran@inia.gov.ve


 

La yuca (Manihot sculenta Crantz) es un arbusto perenne ampliamente distribuido en el trópico húmedo y se considera de gran importancia económica por su uso para el consumo humano, animal e industrial.

Actualmente se producen en el mundo más de 178,86 millones de t y constituye un alimento esencial para grandes contingentes de población, especialmente en el África (95, 2 millones de t) y en América del Sur (34,4). En Venezuela se producen actualmente 571.000 t (FAO, 2002).

Debido a que la semilla sexual le confiere gran variabilidad genética a las plantas, los agricultores han perpetuado el cultivo mediante la propagación vegetativa utilizando semillas asexual (estacas) en siembras repetidas. La semilla asexual se obtiene cortando secciones de tallo de 20 cm de longitud con varias yemas, a partir de plantas seleccionadas del cultivo. La selección de las estacas y su almacenamiento previo a un nuevo ciclo de siembra influyen en los rendimientos del cultivo, por lo que no todas las estacas sembradas germinan, ocasionando pérdidas y el uso de estacas infectadas con agentes patógenos, difíciles de eliminar con los procedimientos existentes. Ello afecta el crecimiento y en consecuencia el rendimiento que obtienen los productores.

La propagación vegetativa asegura la conservación de las características varietales durante generaciones sucesivas, lo cual representa una ventaja para este cultivo, sin embargo, las tasas de multiplicación son bajas y el cultivo de yuca por estacas constituye un medio de diseminación y transmisión de plagas y enfermedades, principalmente virus y micoplasmas (Roca y Jayasinghe, 1982).

Las técnicas biotecnológicas como los cultivos in vitro pueden ayudar a resolver el problema planteado anteriormente. El cultivo in vitro de tejidos vegetales se puede definir como un método de propagación que comienza con el aislamiento de una parte de la planta (célula, tejido u órgano) para ser cultivado en un medio nutritivo aséptico y bajo condiciones controladas de luz, temperatura y humedad, hasta obtener o regenerar un nuevo individuo, permitiendo la multiplicación clonal rápida de plantas libres de enfermedades en un ambiente estéril y controlado, independiente de la época del año y con un limitado requerimiento de espacio (Ashmore, 1997). En yuca, el cultivo in vitro de meristemas ha permitido la propagación de plantas libres de virus y de cualquier otro patógeno sistémico, lo cual facilita el intercambio internacional de germoplasma. Por otro lado, el cultivo de segmentos nodales del tallo permite la multiplicación rápida de plantas fácilmente aclimatables y la conservación in vitro de diferentes variedades por tiempo indefinido, en un espacio limitado con menor exposición a los desastres naturales y de fácil multiplicación cuando se requiera.

En Venezuela es necesario producir semillas que garanticen el suministro a los productores de variedades o cultivares de alta calidad y rendimiento, adaptados a las diferentes zonas productoras de yuca del país. Existe además, un interés por cultivar la yuca con proyecciones hacia la agroindustria y se plantea la necesidad de satisfacer una demanda de semilla que sobrepasa la oferta tradicional de este rubro.

La colecciones de variedades o clones (germoplasma) de yuca constituyen la base de los programas de mejoramiento genético de este rubro. Este germoplasma es conservado en el Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias (CENIAP) en la ciudad de Maracay tanto en colecciones de campo, como en conservación in vitro, en la unidad de Biotecnología Vegetal. El banco de germoplasma in vitro del CENIAP posee 20 clones de yuca con características sobresalientes de interés agronómico provenientes del Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT) de Colombia, que ingresaron al país mediante el acuerdo de transferencia de material y 14 clones recolectados en Venezuela (Cuadro 1). Estos clones serán evaluados en diferentes zonas productoras del país y los clones seleccionados por sus características agronómicas se distribuirán posteriormente a los agricultores bajo un esquema de producción de semilla.

1.  Intercambio internacional de germoplasma

Para realizar el intercambio internacional de germoplasma, las plantas de yuca seleccionadas por el CIAT deben ser propagadas in vitro a través del cultivo de meristemas, incluyendo un ciclo de termoterapia para garantizar la pureza o desinfección del material vegetal. El cultivo de meristemas in vitro disminuye la probabilidad de infección con agentes patógenos (Roca y Beltrán, 1984); sin embargo, si se presenta algún organismo patógeno (ácaros, nematodos, hongos y bacterias) contaminarían el medio de cultivo y serían detectados fácilmente. En el caso de los virus su detección es más complicada en la planta por lo que éstas se deben someter a otros procesos sanitarios para determinar su pureza. Por este motivo, el cultivo in vitro es útil para prevenir o minimizar la introducción de los patógenos más comunes a un país o región y constituye el mecanismo válido internacionalmente para la trasferencia e intercambio de germoplasma.

El germoplasma de yuca seleccionado es transportado a otras regiones o países en tubos de ensayo conteniendo una planta crecida en un medio de cultivo nutritivo, lo cual se denomina cultivo en condiciones in vitro. Una vez introducidas de esta manera son conservadas in vitro hasta el momento de ser requeridas para su propagación clonal.

Planta de yuca in vitro en tubo de ensayo

2.  Propagacion in vitro de clones seleccionados

2.1. Clones seleccionados

Los clones de yuca actualmente utilizados para la propagación in vitro se señalan en el Cuadro 1.

Cuadro 1. Clones de yuca provenientes del CIAT y recolectados en Venezuela


Clones provenientes del  CIAT

Clones recolectados en Venezuela


Valle*

Costa*

Llanos*


BRA 383

CM 3306-4

CM 507-37

Sardina

CM 6740-7

CM 4843-1

CM 523-7

Morichalera

CM 7514-7

CM 6119-5

CM 4574-7

M433

PER 183

CM 7514-8

CM 5306-8

C17

SM 909-25

CM 8027-3

CM 6438-14

Mexico

SM 805-15

CM6921-3

Meven

TAI 8

CM 7073-7

Cubana

SM 1565-15

HMC4

06

Pastorita

Barinas 3

Amacuro 144

M 85 (06)

Yuca rosada


* Corresponde a los zonas de adaptación de los clones en Colombia.

Los clones provenientes del CIAT presentan las siguientes características:

1) Los clones de los Valles tienen mezclada la resistencia/tolerancia a bacteriosis y superalargamiento y baja tolerancia a mosca blanca.

2) Los clones de la Costa son tolerantes a periodos largos sin lluvia y a ácaros.

3) Los clones de los Llanos tienen resistencia a bacteriosis y superalargamiento. El clon CM 4574-7 posee además resistencia a pudrición de la raíz (Maffla, Comunicación personal).

2.2.  Propagación a partir del cultivo de segmentos nodales

Los segmentos nodales corresponden a porciones de tallo o microestacas que contienen al menos una yema axilar. La yema axilar en condiciones de cultivo dará origen por división celular a un incremento en el tamaño del tejido y una posterior diferenciación en vástago (tallo y hojas) y raíces. A partir de un tallo in vitro se puede disectar varias microestacas que darán origen a plantas completas. El cultivo debe realizarse en condiciones asépticas para disminuir los riesgos de contaminación con bacterias y hongos. Para tal fin se debe disponer de una cámara de flujo laminar, un mechero, cápsulas de Petri y un equipo de disección compuesto por pinzas y bisturí, previamente esterilizados en un autoclave.

El procedimiento de cultivo es el siguiente:

  • En la campana de flujo laminar se destapa el tubo de ensayo.

  • Con una pinza larga se extrae la planta y se coloca sobre una cápsula de Petri.

  • Se eliminan las hojas y raíces con un bisturí.

  • El tallo se secciona en varios segmentos que contengan al menos una yema axilar.

  • Los segmentos se cultivan en un frasco con tapa conteniendo el medio de cultivo nutritivo.

  • Los frascos se colocan en un cuarto de crecimiento en las siguientes condiciones:

    o Iluminación de 2000 lux y fotoperíodo de 16 horas de luz.
    o Temperatura: 29 ± 1°C diurna y 26 ± 1°C en la oscuridad.

Planta completa

 

 
Segmentos nodales

 
Yema Axilar
Planta adulta
 

Obtención de segmentos nodales


 

2.2.  Medio de cultivo

El medio de cultivo para la regeneración de plantas a partir de microestacas está compuesto por los nutrimentos necesarios para el crecimiento de las plantas, principalmente macro y micronutrimentos, fuentes de carbono, vitaminas y reguladores de crecimiento. Para la propagación de los clones de yuca se utiliza la composición básica del medio de cultivo Murashige y Skoog (1962), con las siguientes modificaciones: las sales minerales se diluyen a un cuarto de su concentración, la tiamina a la mitad de su concentración y se duplica la concentración de la solución de hierro; se agrega como regulador de crecimiento una auxina sintética, el ácido naftalenacético (ANA) 0,02 mg/l y agar 7 g/l.

El pH del medio de cultivo se ajusta a 5,8 previo a la adición del agar. Una vez agregado el agar y fundido en una plancha de calentamiento con agitación, se distribuye el medio de cultivo en los frascos con tapa. Posteriormente se esterilizan en un autoclave durante 20 minutos a una temperatura de 120 °C y 15 psi de presión durante 20 minutos.

El agar es un agente gelificante inerte que sirve de soporte a los segmentos nodales y no interfiere en la movilización de nutrimentos desde el medio de cultivo hasta el tejido vegetal.

2.4.  Regeneración de plantas

Después de dos meses de cultivo se obtienen plantas desarrolladas (con vástagos y raíces) listas para ser aclimatadas. Las plantas regeneradas adquieren buen vigor y una longitud del tallo que varía entre tres y 10 cm. Durante el periodo de cultivo se debe controlar la aparición de agentes contaminantes en los frascos de cultivo y eliminarlos inmediatamente.

Todos los clones provenientes del CIAT y el clon local Sardina regeneran plantas bajo las condiciones experimentales expuestas, aunque los porcentajes de regeneración varía entre los clones. La mayoría de los clones presentan porcentajes de regeneración relativamente altos entre 70 y 90%, incluyendo el clon Sardina (74%) y los más bajos corresponden a PER 183 (60%), CM5306-8 y CM7073-7 (65%).

La composición del medio de cultivo es de gran importancia para que ocurran los procesos morfogenéticos necesarios en el evento de regeneración de las plantas y entre ellos, los reguladores de crecimiento juegan un papel muy importante. El Acido naftalenacético (ANA), a la concentración de 0,02 mg/l, favorece la formación de plantas completas de yuca sin formación indeseable de callo. La formación de callo dificulta el crecimiento de vástagos y raíces.

 


Plantas de yuca regeneradas in vitro creciendo en el cuarto climático.


2.5.  Aclimatación y siembra en condiciones de umbráculo

La aclimatación es un proceso de adaptación gradual de las vitroplantas crecidas en condiciones controladas de luz, temperatura, humedad y nutrimentos hacia condiciones naturales. Esto les proporciona mayor capacidad para soportar los cambios climáticos y la disponibilidad de nutrimentos en el suelo.

El procedimiento es el siguiente:

· Abrir gradualmente durante siete días las tapas de los frascos de las plantas desarrolladas (con más de 5 cm de longitud).

· En el cuarto de aclimatación se extraen las plantas con una pinza larga y se lavan los restos de agar con agua corriente.

· Las plantas se colocan en vasos plásticos pequeños con agua corriente y dentro de una bandeja de plástico tapada con una bolsa plástica transparente. La bandeja se coloca en condiciones de fotoperíodo de 16 h diarias de luz durante siete días.

 


Plantas de yuca regeneradas in vitro aclimatadas en vasos plásticos con agua corriente y contenidas en una bandeja en condiciones de umbráculo.


 

· Se reemplaza el agua corriente por una solución nutritiva rica en nitrógeno, fósforo y potasio (Guo y Liu, 1994) durante siete días y se colocan las bandejas en una zona del umbráculo con exposición indirecta a la luz solar. Esta solución nutritiva promueve el crecimiento vigoroso de las plantas.

· Las plantas se siembran y se mantienen en condiciones de umbráculo durante 22 a 30 días en materos conteniendo sustrato estéril compuesto de aserrín de coco, tierra y arena en la proporción 1:1:1. Se agrega fertilizante foliar (15-5-32) a 5 %.

 


Plantas de yuca sembradas en matero y creciendo en condiciones de umbráculo

Es importante el uso de un sustrato poroso con buen drenaje y previamente esterilizado para disminuir los riesgos de infestación.

El porcentaje de sobrevivencia por clon durante el periodo de siembra en umbráculo es superior al 50%, excepto para los clones CM 5306-8 (37,5%) y PER 183 (40%).

Para un crecimiento óptimo de las plantas en el umbráculo es necesario agregar fertilizante y regarlas al menos 2 veces por semana.

La aclimatación es la fase determinante para el éxito del proceso de propagación. Tiempos cortos de aclimatación pueden producir altas tasas de mortalidad.

2.6.  Siembra en campo

Las plantas son trasladadas en los materos hasta el campo experimental. La siembra se realiza en surcos con una separación de 1 m y una distancia entre plantas de 0,80 m.

· La planta se extrae del matero, se coloca en el hoyo y se cubren las raíces con suficiente tierra verificando que la planta se mantenga en posición vertical.

· El riego se debe efectuar al finalizar la siembra y posteriormente 1 vez por semana dependiendo de la época de siembra. 

En época seca se recomienda regar 2 veces por semana.

Durante las primeras cuatro semanas de la siembra se debe controlar la presencia de malezas para evitar su competencia con el cultivo.


Plantas de yuca vigorosas sembradas en el campo


El porcentaje de sobre vivencia en el campo se ubica entre 22,2 y 100 %. El más alto corresponde al clon CM 6438-14  y el más bajo para el CM 5306-8. El clon CM 5306-8 presenta el porcentaje más bajo de sobre vivencia tanto en aclimatación en umbráculo como en el campo.

La principal causa de mortalidad de las vitroplantas durante el proceso de aclimatación y siembra en el campo, se debe susceptibilidad que presentan dichas plantas al pasar de un ambiente controlado de luz, humedad, temperatura y nutrición a un ambiente natural. En el campo también influye el ataque de plagas, enfermedades y el daño provocado por la intensidad y frecuencia de las lluvias. Las plantas que sobreviven los primeros dos meses en condiciones de campo tienen alta probabilidad de alcanzar la edad productiva.

Se debe evitar sembrar en el campo plantas con un tamaño del vástago inferior a 10 cm, poco desarrollo foliar y poco vigorosas.

3.  Esquema general del proceso de propagación in vitro

4.  CONSIDERACIONES GENERALES DEL PROCESO DE PROPAGACIÓN in vitro

Todos los clones comerciales provenientes del CIAT, Colombia, se adaptan y crecen bajo condiciones controladas in vitro y las condiciones ambientales presentes en el campo experimental del CENIAP en la ciudad de Maracay. Sin embargo, es evidente que algunos clones se adaptan con mayor facilidad que otros al proceso de propagación in vitro.

El proceso de propagación in vitro, desde la disección de los segmentos nodales hasta la siembra en el campo, se realiza en un tiempo aproximado de 14 a 15 semanas, y se pueden obtener entre 4 y 5 plantas por cada tallo disectado. El proceso demanda poca mano de obra, permite obtener un material vegetal sano y homogéneo en un tiempo relativamente corto, contribuyendo a mejorar los rendimientos del cultivo y la disminución del uso de pesticidas, con efectos positivos en la conservación del medio ambiente y sostenibilidad de los agroecosistemas.

5. GLOSARIO

Biotecnología: Toda técnica en la que se emplea organismos (o parte de estos), para fabricar o modificar productos, mejorar plantas o animales, o crear microorganismos para usos específicos.

Callo: Estructura indiferenciada y desorganizada de un grupo de células formadas por división celular.

Clon: Todos los individuos derivados de la reproducción vegetativa de un mismo individuo.

Fotoperíodo: Ciclo diario de duración de las condiciones de iluminación y oscuridad a la cual son sometidas las plantas.

Meristema: Porciones de células vegetales ubicadas en un lugar específico de la planta y que se encargan de la formación de los tejidos primarios mediante el proceso de división celular.

Regulador de crecimiento: sustancias asociadas directamente con el crecimiento, diferenciación de tejidos y órganos. Entre ellas son muy importantes para las plantas: las auxinas como el ácido naftalenacético, las citoquininas y giberelinas.

Semilla sexual: es el resultado del proceso de fecundación de las células sexuales y contiene el embrión de la planta que al germinar dará origen a un nuevo individuo.

Termoterapia: medida terapéutica que consiste en someter a la planta a un ciclo diario de calor con la finalidad de inactivar agentes patógenos.

6.  Bibliografía

Ashmore S. 1997. Status report on the development and application of in vitro techniques for the conservation and use of plant genetic resources. International Plant Genetic Resources Institute, Rome, Italy. 67 p.

FAO. 2002. Yuca (Cuadro 28) Anuario de Producción 2001. Roma, Vol. 55 pp: 102

Guo, J., Liu Y. 1994. Rapid propagation of cassava by tissue culture and its application in rural districts in China. The Cassava Biotechnology Network. Proceedings of the Second International Scientific Meeting. Bogor, Indonesia. p 183-189.

Murashige T., Skoog F. 1962. A revised medium for rapid growth and bio assays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: 473-497.

Roca W., Beltrán J. 1984. El cultivo de meristemas para la conservación de germoplasma de yuca in vitro. Guía de estudio. Serie 04SC-05.03. Cali, Col. Centro Internacional de Agricultura Tropical.. 44 p.

Roca W., Jayasinghe U. 1982. El cultivo de meristemas para el saneamiento de clones de yuca. Guía de estudio. Serie 04SC-02.05. Cali, Col. Centro Internacional de Agricultura Tropical.. 47 p.


Referencia de este artículo:

Albarrán J.; F. Fuenmayor y M. Fuchs. 2003. PROPAGACIÓN CLONAL RÁPIDA DE VARIEDADES COMERCIALES DE YUCA MEDIANTE TÉCNICAS BIOTECNOLÓGICAS. En:  CENIAP HOY No. 3, septiembre-diciembre 2003. ISSN: 1690-4117. Maracay, Aragua, Venezuela. URL: www.ceniap.gov.ve/ceniaphoy/articulos/n3/texto/albaran.htm visitado en fecha:


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