UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN EVALUACION DE FUENTES Y NIVELES DE NITROGENO EN EL CULTIVO in vitro de Glacliolus sp. T E s 1 s QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO AGRICOLA P R E S E N T ALFONSO AVELINO TIBURCIO ASESOR: MC. FRANCISCO CRUZ PIZARRO CUAUTITlAN IZCALLI, ESTADO DE MEXICO. 2002 íf~IS CON FALLA fE ORlGEN 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. FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN UNIDAD DE LA ADMINISTRACION ESCOLAR DEPARTAMENTO DE EXAMENES PROFESIONALES ~ . 1 i. r: ,.., . "-S . . 11U ü: f.S7UWIOl ASUNTO: VOTOS APRóBAWAI©&~ /•¡111 J..,;_,..u \.,.\ .·1::.i.~AL .• \¡>_••"'.'1A a '\t;.:J"'' DR. JUAN ANTONIO MONTARAZ CRESPO DIRECTOR DE LA FES CUAUTITLAN PRESENTE t!'M~T.'~[~~J 0, ''.\ ;¡:-JfiSIC/llfü ATN: Q. Ma. del Carmen García Mijares Jefe del Departamento de Exámenes Profesionales de la FES Cuautitlán Con base en el art. 28 del Reglamento General de Exámenes, nos permitimos comunicar a usted que revisamos la TESIS: "Evafuac..ión de 6ueITT:u y n-ive.le.t. de n.i.p<óagno gn e.l _ cu.Ulvo .<.n vi.:tJLo de G.lad.<.of.Ju. &p.". que presenta _g&__ pasante: ·-=-""Al...:=6=º'-"M=º"--'A""'v_,eli=·""'º'--'-T"'.<."'bwr.=u""·""º----------- con número de cuenta: 822 7030-6 para obtener el titulo de : l nqen.<.vr.o Ag1t.ico.la Considerando que dicho trabajo reúne los requisitos necesarios para ser discutido en el EXAMEN PROFESIONAL correspondiente, otorgamos nuestro VOTO APROBATORIO. ATENTAMENTE "POR MI RAZA HABLARA EL ESPIRITU" Cuautitlán lzcalli, Méx. a _J.L_ de --~m=ª-Y~º------ PRESIDENTE lng. GU.lltavo Ramillez VOCAL /.f. C. 06e.l.<.a Magda.lena G1tajatu Muñ.lz SECRETARIO M.C. F1ta11c.(.6co CltUz Púa1t1to PRIMER SUPLENTE lng. G.lo!t.<.a Sola.11.u V.íaz SEGUNDO SUPLENTE lng. Con¿uelo Pan.<.agua C1tuz ll m.Li q~ pCUÍ!w6 at.¡',olwo t¡ ..ACtuia de :Je<>ú,), Pº" llalieune. dado. fa uida, Pº" llalie-une etwciüulo. d camino de ea ul!!UÚuf., d W6pcto. t¡ ea liowuule;;:., pCJUJ. p'litu:ipainwde a ti mamá que .:>Ü!m'('w me IUut apcu¡ado. deóÍnÚJl.ll6udwrwntc, Pº" tu úr.fúzito anw1' de nuulw COIL cf. que /Uu) oafiúlo. {tl.J(,ja1' af fwmfiJt.e que 6CUJ-. a mi amada eopo<>a .l!uq¡., con quien com.pwdo mi6 eafP"M IJ mi<> f!uu:=o<>' quien a .:>altúlo. aunpwndel<. mi<> uWudeó t¡ mi<> dcfccto'1, qui.en 11.a eoúulo. conmü¡o. en. fao lilU!IUl6 'I· en. fao nuLfao, om cw¡.a W)uda, comp'ICIL6wn 'I oa.cJd{ida no. liali>da .:>úlo. pMwle ~ cota meta, quien. eo 1/ "egubiá. oiendo. l'.a mu,¡e... que va ama. a mi. pcq=iio. füio., 'lj.ad ÜJO. y. oClJLli.W fu.di.anda 1J oupe.uindonw, pam quien. de<1ea .:>CJt. un. e¡-ipea de peJU1wewru:ia, a quien a peóll1' del tiempo "Ú!nlf'w .:>cm mi peqaetio.. ll mi. /l.eutuuw :Jlcu¡nuuulo., a 6U e<>pO<>a 'J- a , q.uien.eo 6WnpW me fi.an apot¡ada, qui.cn.e6 me 11.an dado. ánúrw<> 1¡. atlU>cjo.<> pa1'a .teljui1t adef.ante, quien.eo .tiem.pw 11.an eoúula en lugm t¡ en d tiempo jU6W. cuand !í-uuu:.Wca ~ 9'vAJVW- lJ [JUW~ <;Juc.vww. Cújama, que ~ a 6Ll<' C01l6'*'6 lJ ofuewacio11-Cd opa-dwUM, lle podúfu wafir..t.Ut Cdte troliajo. a m.i6 ~ y. cotnpaiWto6, que ch cdguna fwuna lian. contúliuida conmigo- pwra ~ e.'··· ·'">> . 4 Influencia de la Ji~~t~a:ción"~e iones en la proxilTlidad de las células vegetáles'sobre ,~:~¡;;~~j~~d;y Captación d~ iÓnes ....... ; ......... ;.................. 42 '-- .- :~):~~:· ~- -,~;'"~ -;~:~¿;,: . ·i:·._~'.'._::.. ·;: ~/·· 5. Númeropromedi()·~~~~rif~~ ~gr c();~iUo y corinillos neoformados en el cultivoi~ 'vtir~f~~'~l~~~io'.~~¿:C.:::.t ... ::............................................ ........... 69 i,._,_;..·; 6. Nú;,,ero tiim;~i~{l~;:,~~j1;·f~r~adas a partir del explante en el cultivo in.vitro de.91~di()h:i:.:;,·:: ........ ;.:································································· 72 7. Número prome.dio. ~e longitud de hojas formadas a partir del explante . en el cúlti~¡; · .. ' in vitro de gladiolo..................................................... 75 "'.:,_·· .. :~:~~--::·:} , .' ' 8. Promedio'd~ número de raíces formadas a partir del explante en el cultivo in vitrr}· c1~'9j~'cliolo ................................................................................... 78 ~-~ /:~ __ :>_· ' 9.. Promedio de longitud de raíces formadas a partir del explante en el cultivo iá' vitro. de gladiolo ............... ............... .......... .... .. . ....... ........... .. . ......... ... . . . 79 10.' Promedio de diámetro de los cormillos neoformados a partir del explante en el cultivo in vitra de gladiolo................................................................ 80 1 INTRODUCCIÓN El gladiolo (Gladio/us sp) es una especie perteneciente a la familia de las Iridáceas, este grupo consiste de alrededor de 200 especies (Lewis, ~tal., 1972). Sus cormos perennes son principalmente nativos de Sudáfrica, aunque. algunas fueron . . encontradas en estado silvestre en el ciaste y cenfro de Europa, . al suroeste del Mediterráneo, Asia central y centro de África (Buch, 1972. Lewis et al., .1972. Willfret, 1980). . . . El cultivo in vitro ha permitido la propagación de numérosas · especies vegetales ,.. " , para la formación debrotes provenientes de yemas axilares y brotes adve~ticios, estos '· ·.; .. ·-· -- - .. - últimos originados del tejido de.callo que prolifera ,en la base del explante, y que . . . . - -- posteriormente pued~n enraizar. Los factores que influyen en el desarrollo de tejidos que se cultivan in vitro son de gran importancia, pues la capacidad organogénica de los explantes .depende de estos. Tal es el caso de la calidad de los explantes, el medio de cúltivo, y el medio ambiente. Se enumeran: factores físicos (luz, temperatura, humedad, cámara de cultivo etc.), factores químicos (sales inorgánicas en el medio de cultivo), y factores biológicos (hormonas del desarrollo vegetal, elementos orgánicos, etc.) Dentro de estos factores. la organogénesis vegetal pue~er afectada por el medio de cultivo empleado, particularmente en la formulación. fuentes de carbohidratos y 2 hormonas del desarrollo vegetaL Concentraciones de algunas o todas las sales en el medio pueden influenci~r en la fcin:nación de brot.es {Van der Linde et al., 1988; Van der Linde y Schipper, 1992). Para el éxito en el culÚv~ de tejidos es necesario tener un optimo medio de cultivo, en general el que más se utiliza en la propagación in vitro, es el MS {Murashige y Skoog, 1962) .donde se emple'a una alta concentración de nitrógeno en forma de amonio {NH4 •¡ en relación con el nitrato {NOi) en una proporción de 1:2, a una concentración total de 60 mol m-:i de nitrógeno. Sin embargo, no existen estudios en la mayorla de las especies que demuestren las bases fisiológicas para el empleo de estas concentraciones. Las plantas absorben nitrógeno en cuatro formas diferentes: como nitrato, en forma de amonio, como compuesto orgánico {aminoácido) y como urea. El nitrato es la forma más abundante de nitrógeno utilizable y la fuente más importante. El amonio es relativamente abundante, p.rincipalmente donde ocurre fijación, sin embargo, es tóxico en su forma NH4•; y su absorción en grandes cantidades puede imponer un esfuerzo severo al metabolismo de los carbohldratos {Salisbury y Ross 1994). Una vez absorbido el nitrato por la planta, es reducido a amonio y este es seguidamente incorporado a esqueletos carbonados para la síntesis de aminoácidos (Azcom y Talen, 1996). El nitrato participa en la fotorresplración, la degradación de proteinas, actúa como inductor de síntesis de proteínas, entre otras. En las células vegetales el amonio se genera no solo en la reducción del nitrato sino también en la fotorrespiración, el catabolismo de las protelnas o la fijación del nitrógeno molecular (Azcom-Bieto y Talen, 1996). ~ .. :.•¡ ;:, í l ·i .\ ;¡ 'l '! ] ! ¡ l í l ¡ i . l l l l 3 Las plántulas y plantas muy jóvenes Henden a absorber amonio en forma diferente, en tanto que las, maduras absorben nitrato, esto puede estar relaCionado con la mayor abundancia de· carbohidrat~s .··~ .. pode.~ 'red~ctor en lá.· ~.!.~rt~ madura con activa fotosíntesis (Bid~e11; 1 ~79) .¡'.:·c~~ho·:~J :~itíógenO ~:~~t~~;pre·serlt~·.:~-n-«·m~uc~6~: cbmPuesios • • • >'""',::.:_,~ • -• - •• • T • ,. -• "'' •' ,o:•, • .. • .·· '~-:~ • ' • esenciales, no es sorprend~~tél''.Ciu,É!','eli~re~imientcrsea 1Ei~to sino ~e añade, y las -- ···_<-__ ;.,.··s. __ .: . .<[ .. ·,-}? .. ·. ·.; .. - plantas muestran síntomas de.defii:ierié:iá'que consisten en clorosis general (Salisbury y Ross, 1994) .. Las fuentes y'~o~ce~f~~J¡~ne~ ~e nitrógeno son de los factores más -·- . -~: relevantes puesto que es el nutrimento que los tejidos demandan en mayor proporción. Este factor se manifiést~ en diversos desordenes o alteraciones morfológicas y fisiológicas, relacionado~ su·0~.Z~c0n la asimilación de formas reducidas de nitrógeno y :\~/ ;j ~-;. una reducción en eféonteñido;'.de clorofila, que impide el desarrollo normal de los explantes y órganoscn~~fo;~·aJos (Ziv, 1991). También las plántulas de diversas especies cultivadas~ ÍnL ~;(;~ muestran algunas modificaciones en sus procesos fisiológicos, bloqufmi~o~, . anatómicos y morfológicos relacionados con factores microambientales y asimilación de algunos nutrientes que se presentan en el contenedor de c~ltivo in vitro . El cultivar Gladiolo (Gladiolus s.p.), es una planta de gran valor ornamental por su belleza, y de suma importancia en el ámbito comercial, pues en los últimos años se han desarrollado hibridaciones registrando miles de cultivares nuevos. Sin embargo, hay varios de ellos que han persistido por muchos años como flor de corte, debido a su gran demanda por la calidad de sus flores requeridas en el mercado, por lo que su cultivo extensivo ha de pro~~gación_ y mejoramiento. Su propagació~ mediante Ja ;té6'~¡J de .c~Jtiv~- in vitrc/'s~ de~~rlbe' en· este trabajo, así mismo, se· ev~JÚ~ Ja re~~uesta . relacionada, c~~ r~q~eii~ientos nutri~entales en el medio de cuÍiivo de cinco proporciones de' NH/: ~03:,-en Ja formación de br~tes y raíces para estudiar los cambios morfológicos durante su organogénesis in vitro. 5 OBJETIVOS 1. Evaluar diferentes proporciones de N03": NH.' en el cultivo in vitro de brotes de Gladiolus sp. 2. Determinar el crecimiento de los. brotes de Gladiolus sp de acuerdo a las diferentes proporciones de N03':NH4• propuestas. 3. Determinar la mejor proporción N03":NH4• para el mejor desarrollo de los brotes de Gladiolus sp. in vitro. 6 HIPÓTESIS El nitrógeno es un elemento nutritivo que tiene una actuación directa en la formación de compuestos orgánicos, por tanto, al incrementar su concentración en el medio de cultivo in vitro se obtendrá mejor crecimiento del explante y se incrementara el número de brotes a partir de éste. Al ser el amonio (NH4•) la forma asimilada más directa de N por la planta, si se incrementa su concentración puede causar toxicidad al explante, por tanto, al aumentar la de N03- con relación al NH4 + se tendrá mayor calidad de brotes. 7 11 REVISIÓN DE LA LITERATURA 2.1 Generalidades del Gladiolo El nombre gladiolo proviene del Latín G/adus: espada y. fue sugerido por Pliny, quien lo describió por la forma parecida a espadas de sus hojas (Salunkhe et al., 1990). Larson (1988), menciona que la comprensión ,del·desarrollo del gladiolo es complicada, pues muy pocas flores se parecen él'f ané:estro complejo del Gladiolus. Lewis '. • ... ··-· ~. _,_· ~~':'~.:.~ . : . . . - ,, ,. . .,· ' et al. (1972), indica que estas especie~ s~id~ntifiCélronhacemas de 2000 años en el Asiá Menor y las llamaron "lirio~ d~;~a1~orte (Wilfret, 1980; Ziv y Lilien-Kipnis, 1990). Sus hojas se sobreponen en la base pudiendo ser de 1 a 12, su inflorescencia es una espiga originada como eje terminal, llegando a formar hasta 30 florecillas o más, 'con partes florales de tres en tres. Cada florecilla esta encerrada en. dos v~lvas.ve;des-co'n espatas y su pistilo consiste en un estigma de tres lóbulos, con un _estilo simp.le no ramificado con ovario ínfero. En la cápsula se albergan de SO a 100 óvulos, los cuales maduran 30 días después de la fertilización. Florecillas bilaterales o radiales (Wilfret, 1980). Las flores pueden ser de cualquier color, exceptuando el azul, sin embargo, algunos tonos violetas se asemejan casi al azul. Las florecillas pueden ser redondas, triangulares, aplanadas, con capuchón o como orquídeas, con pétalos sencillos, rizados, filamentosos, recurvados, puntiagudos o profundamente arrugados, florecillas que varían 10 de 2 cm. de diámetro a muy espaciadas, en tallos delgados, sencillos o con muchas ramas, hasta gigantes de 2 metros con florecillas de 1 Bcrn·. de diámetro (Wilfret, 1980). · Los cormillos nuevos se forman anualmente por la prot~.b~ranciia cÍe la base de los ', .. ' .. ~, .. '. ·~:::;« ", ';:: ·,<~,, internudos de la inflorescencia •. antes o durant.e .ºla nciración;:'·~~tq ~s ~ncer;~do por ':ªs hojas, ~ue ~n la. maduración . c~~ie~za.i}a;:~\~~;~+·~n:~:f~r~~"~~~~~~#~Htd+~apel, .. convirtiendose a su vez en el cormo.s::Se;desarrollan:dos.:tipos· .. de.hojas.de·los brotes. ; ·~: f·· .. :.{i~.~::.: :.,·~~~;?':>':-:):~~<.:~:~;~:: .::s¡-~r .. ~ ::~~~~'.·_-~ :-->/«:--. <.:~~ .. ;- .::~{}:'·}~f 7' ·<:t:T .: -~~~~~~'.Y~:.~-.. ~~·'?: .'.::; :'.·:· . activos localizados en los núdos: superi~r,es::del cormo: hojas encapsuladas y• ho¡as verdaderas, frecuentemente am~~i6na'dá;\~e; ·16 a12 hoja~, respectiva~e:nt~.·c~ ~~fz :~--~1-: -· ··t,~;-·· ;¡;;,~!-.·. primaria localizada en la base'~el c0rO,o iórma el primer sistema de raíces adventicias. ·;:·,_·; -, .. ,/ Las raíces secundarias se c:lesárrollan durante la floración, en el cormo que se esta desarrollando nuevaméní'¿"(i{~/Lllie~~ kip~is., 1990) . . '.·~-~'· -~~f-~-:~-- --:;"· ::(:">_~'_.··· .. ·,> ,-~ cuidadosamente y estar libres· de posibles infecciones o desarrollo.de plagas; además se les debe tratar. conuna soluCión de agua caliente para erradicar hongos (Forsberg, -19S1; -: . '"'-""' . --,\~,_;-,_·. -'~ ~ Millholand y ::~y~b~~.:·:1~~S), . a·. esta solución se le . han J ~~~i~if rª.f ?;~~~g:ci~~-~ pa~a complementar fa.acción"cieí agua caliente (Magie, 1971;;'Magie y Poe," .. 1972). Los .···<:-.'( .. :;~? ·~~':> l .. -_ .,,; -~>,,~:;_~,_ ·,,:§::.:¡~:·y,._ ,,;\ .. cormillos permanecen Inmersos durante. 30 minuios,· estos són preparados con benomil .-.- . - -<<~ :··:.·· ___ -,- ·:·····''._· .. :_:: .. ------_-- .·::.·_'··:. '_~··;-, ., : . . . ·'. ~-<:" \~~:: ·-:_-_,:_·:..-,'~·:·:·· ~-i,·>. ·-._-:~~:_- "'.;~-~-·-:-.. ' (0.1 Kg 1CÍ0 L'1 de agu~) adiciónándo captan 6 tirarri"(o.-ia Kg.1oo l..~~Í a 53~SSºC .. Estos corrnillos tprevia~einie ~~bi~~or::: e~iar ú e~ie~r~~~i··.:.dJ~~~¡~' '1J~ (~e~~si:'~lidos y ~ .-.' "j ·.:_e-::,··_··. .·_·:':~': __ '~- ~~.:..~-::,:~·i},-_o _ '.". '="·· .. ~-, ,,_- :~::-::· :~/:.:.._-·_"/:-f~-'-~:;~,_~-~~'--~>;:'-;oc ;~-,_- · '-=''" ~:,_·.~·-~- · ~; - -- :.:~:~,if~>~~~~;\ .-;': •· • . a1mac~nados~cc1e 24~ª 320,c·\ºr·a·se~il~~'s'.'Lo;-cormi11os;se cubren con a9ua templada . ····~ .• ~~Fil:f'.~g.e:;t·~·'ª~~~·~·~ª~:.c~.~i.~~~:{~J;·~or~ill~~···~~·~ floten s,~ J=s;rta~ .. Después de ser trat_adós. se seéan.éon air;~ se' colocan en éapas delgadas en charolas esterilizadas y .- ·: .·'_.,.·.:;i~:~: -'" :' ' }' se.almácenan a temperatura 'cie 2~ a 4;;C hasta que se plantan. Por la latencia que tienen ·->·'·';?.··:··.::;_:;· '•;' ··<: :: :·:~',.:·,.··;..::~{ ·:,<_.:·· ... ,,:/,'_,_,._,_.,. ~--, ·.·. ',· ·-. ·.· < los.cormillos;;necesitan dé'áproximadamente cuatro meses. La hinchazón de las yemas <'¡.~~¡~¿¡·ª;~~ l~dÍ~ !~;oportunidad dé plantar los cormillos. Se recomienda remojar los .-, - ' ;_ ,~; .:;::;' ~-~ ~ ' ; '.:._. ',; corÍnÍlios dos días antes de la plantación con el fin de asegurar una brotación uniforme ' . ,. ~ . - (Wilfret, · 1980). La plantación depende del tamaño del cormo y el tipo de suelo en que se haga, por lo general se debe enterrar a una profundidad de dos a cuatro veces su tamaño y con la punta del cormo hacia arriba (figura 3). 1 Fig. 1. Gormo de gladiolo Fig. 2. nuevos cormos y cormillos 12 13 fuente: Greving, 1992. Fig. 3. forma correcta de plantación de cormillos . Cuadro 1. Clasificación de cormos de gladiolo desarrollados por la Asamblea Norteamericana de Gladiolos. Descripción Tamaño (diámetro en cm.) Grande Gigante Patrón para plantas de Mayores a 5.1 No. 1 Producción de flor. Mayores de 3.8 hasta 5.1 Mediano No.2 Patrón para plantas de Mayores de 3.2 hasta 3.8 No.3 Producción de flor. Mayores de 2.5 hasta 3.2 Pequeño No. 4 Patrón para plantas de Mayores de 1.9 hasta 2.5 No. 5 De producción de planta. Mayores de 1 .3 hasta 1.9 No. 6 Mayores de 1.0 hasta 1.3 (Fuente: W1lfret, 1980) 14 2.2.1 Calidad de la Flor de Corte. La longitud de la espiga, el número, talla, forma y color de la flor, peso y longitud de la cabeza de la flor, son algunos criterios usados pará ·Ja determinación de la calidad de los gladiolos de corte. Fuera de estas co~sld~radion~s, la 16ílgitud o talla de las espigas es mas comúnmente busci3da par~ ~lacJib1~i gr~~cl~~: . . ..•··•· ... J .• • <:'~ .. ..• . Otras consideradC>~¿s.qG~ ~e ~orn'~n en cue~ta para la calidad de poscosecha son: 1 :- Las_flores :cl°e!b~n ser uniformemente espaciadas a lo largo del tallo, en . -~ . -" :· . - - pro~orción a la.lon~l'tua·~~ltallo; La inflorescencia debe tener balance entre el desarrollo 'Í la maduració~d~16sb'r6t~s aln1omento de la venta. ' . . ' é·'~·.-.: ' " . . . 2.:. L~s flo~esdeb~nt~nerturgencia, libre de lesiones y deben presentar su cara en una sola direcci~n.·~ ~~~ir'l~s flores deben ser uniformes. 3.- Los tirot~s~Jt~le~~eben ser fuertes, rectos, y la longitud acorde al cultivar. 4.- La forma y talla de la flor debe ser representativa del cultivar. Deben abrir despacio. Wilfret (1970), menciona que las espigas se seleccionan en cuatro clases en base a la calidad general, longitud de la espiga y número de florecillas (Cuadro 2). Al clasificarse se agrupan de diez en diez y se amarr!'ln con ligas. Posteriormente se · · mantienen almacenadas verticalmente a bajas temperaturas (4 - 6° C.) hasta su empaque. 15 Las espigas .se mantienen 13n .. preserv~dor flbral para. evitar desecadón. antes y después de la selección. Se, ha i apHcadO saearosa de 7 a 1 O días antes del almacenamiento darido com~.r~i~.lt~dÓ ~~~ m~yor ati~rtÜ~a de la flor (Mayak el al., 1973; Bravdo et a/.,.1974; Kofranek y HáÍevy, 1976): Cuadro 2. Clasificación de flor de corte utilizada en florida por los floricultores comerciales de gladíolos. Clase Longitud de la espiga cm. Número de florecillas (mínimo) Superior Mayor a 107 16 Especial De 96 a 107 14 ~- Estándar De 81a96 12 Corriente Menor de 81 10 1 -- -·-·------·---;----~ --- ~ Fuente: W1lfret ( 1980). Cuadro 3. Clasificación del tamaño de la flor en Gladio/us según la Asamblea Norteamericana de Gladiolos ( The North American Gladiolus Council). -claseª Designación Tamaño de la florecilla cm. 100 Miniatura Menor de 6.4 ·---------200~- Pequeño De 6.4 a 8.9 300 Decorativo De 8.9 a 11.4 400 Estándar o Grande be 11.4 a 14.0 ··- 500 Gigante Mayor de 14.0 -· Fuente: W1lfret (1980) 16 Cuadro 4. Clasificación del color de la flor en G/adiolus según Ja Asamblea Norteamericana de Gladiolos ( The North American Gladiolus Council). Color" Pálido Ligero Medio Fuerte Otro Blanco 00 Verde 02 04 Amarillo 10° 12 14 16 ~---·- Naranja 2o 22 24 26 ~;¡:¡~ ~- 32 34 36 - Rosado 40 42 44 46 Rojo _____ 50 52 54 56 58 Rojo negro R05a 60 --~---- 64 66 68 Rosa negro Lavanda -- 70 72 -- -=,--,¡- 76 78 púrpura Violeta 80------r--------·-- 84"""-- 86 - 82 Ahumados- -------- -----·~-~--~-- -- 92 94 96 _____ ------- ~------- Tostado 90 98 Café Fuente: W1lfret (1980) Los cultivares de gladiolo se clasifican por tres dígitos (cuadro 3 y 4), estos están clasificados en 5 categorías que indican su talla. ªEl primer digito indica el tamaño de la florecilla en las cinco clases. bles dos últimos dígitos indican el color de la florecilla y el tono. Un último dígito impar indica una marca*. ºIncluye el color crema. *Conspicua o manchón. 17 2.3 Cultivo in vitro Al hablar de cultivo, nos referimos a cultivar en un medio donde las plantas puedan subsistir y des~rrollarse: ya sea en macetas, jardines, invernaderos, , o en el campo. Según Pierik (19SCJ),·en 1S04, Hannig desarrollo un método de cultivo de plantas al que ,.-,_ . '. - llamo cultivo ele ~mbii6nes! StJltivó invif~C) al~unos miembros, de las Crucíferas, de los , cúales obtuvo plántulas viables: Nobécourt, Gautheret y White, en 1939, consiguieron el , ' ' .. - - ·. ,_ ·;, . - - · ,'< p~irnercuÍtivo de teijid6s en,call~: Pero solo hasta después de la Segunda Guerra Mundial . r se c~~enzó a d~~arr611ar 'con mayor auge y rapidez, y se han publicado numerosos '· ' ,. - artículos con resultados import~ntes para la agricultura, silvicultura y horticultura (Pierik, 1990). El ·cultivo in vitro, se definió como el cultivo sobre un medio nutritivo, en condiciones estériles, •de plantas, semillas, embriones, órganos, explantÓs, tejidos, células y protoplastos de plantas superiores, caracterizadas porque. ocurren a micro- escala en una superficie relativamente pequeña. Mediante el cultivo in vitro' se optimizan las condiciones ambientales, los factores físicos, nutricionales y horinonales; exclÚyendo microorganismos de tipo infeccioso tales como hongos, bacterl~s y viru~.·asr".6c;m~ plagas de insectos, nemátodos y vertebrados (Pierik, 1990). Por estas.razone~. el cultÍvo in Vitro . ~ ' ". ' .. - - se ha considerado que juega un papel muy Importante en la prÓducciÓn 'de plantas a gran escala y en menos tiempo que las plantas cultivadas in vivo. 18 : _ ' - -' o' - -- ,.- - _' Durant~ los últifnÓs 20 años algunos reportes han descrito la inicroprop~gación de Gladiolos. Además, el trasplante de vegetales a campo cultivadas por tejidps, tiende a ser un buen método que esta mejorando al reducir el tiempo de cultivo, y obt~~iE3rido ·mayor aceptación en la comercialización de plantas de Gladíolos bajó pr~~~~~ción in . vitro (Dantu y Bhojwanni, 1995) La aplicación del cultivo in vitro en especies en peligro, además, es una técnica que puede ser adoptada bajo diferentes circunstancias (Malda y Backhaus, 1999). La regeneración de plantas in vitro es un método genético conservativo de propagación qÚe tiene que ser usado extensivamente con especies raras y en peligro de extinción (Fillipini et al., 1994) Algunos autores han sugerido la posibilidad de ampliar las bases genéticas de especies que inducen variación somoclonal in vitro como un método de generación de nuevo vigor dentro de poblaciones naturales de especies en peligro (Bramwell, 1990; Fillipini et al., 1994). Los requerimientos en ambiente húmedo, sustrato rico en nitrógeno, y una aplicación externa e.n· las Juentes. de auxinas podrían ser fácilmente adaptados bajo condiciones de invernadero (Malda y Backhaus, 1999), estos tipos de prácticas podrían ayudar a obtener mejores y vigorosas plantas al recuperar o introducir programas de propagación. 19 En el cultivo de las plantas in vitro, donde precisamente 1ás cb~diciones de cultivo pueden ser. controlacJash e~t~ emp~;ando c~da ve~· fT1~s. a dis~~iñ~rs~ ~Clh u~a gran •. >.'; ' " importar.icia. en la micropropagación comercial de un gran rángo 'de pla¡,tas, en.· la .. ~ . .., ~ ' . '. ' . ·. :-' ' . -. : .,· .. - ·, . - regeneración y propágación de nuevos materiales producidos po~riíétbdC!s de cultivos de tejidos (Lumsden et al., 1990). 2.3.1 Cultivo in vitro de Gladlo/us Sin duda, los cultivos ornamentales son el grupo de plantas por excelencia, donde la micropropagación ha tenido un tremendo impacto,. histórica, científica y ,1:. ,, económicamente. Probablemente sea por el alfo valorcomerclal qu.e adqúiere el producto al final de su proceso productivo .. lncluso, c:fe~ir~· de e~te gi~p6, las plantas con bajo valor - - . : - : - - • , .~ "~ \'~ -· . '."- •·. • • ., ' . • •' ' :;.~ o- .•, .• ,:_..;-, • . -· son propagadas con este método; pero c0ñ' menos' freéu'encia (CapeUades et al., 1991) En años recientes se ha considera~¿ ;~~er~~ante el d~sarr~llo de las técnicas de cultivo de tejidos para la rápida propagación de reservas sanas de cormos y nuevos cultivares (Hussey, 1977). La técnica de cultivo de tejidos ha sido aplicada a la propagación de bulbos y cormos en varias especies, donde se incluyen numerosos miembros de la familia de las Iridáceas (Hughes, 1981 ). La propagación de gladíolos mediante el cultivo In vitro se ha venido dando a través de varios órganos y tejidos en diferentes medios de cultivo, los 20 cuales, tienden. a ser una fornía para sustituir la regeneración de· plantas ( Ami rato, 1990). Wilfret (1980) utilizó el medio de cultivo MS adicionado con ácido naftalenacético y kinetina . (ANA 26 .. 9. 53.8. µM., K_in 2;3 µNI.) donde utilizó Inflorescencia de tallo, obtuvo morfogénesisdde callo, ~aíz y hojas~n Gladiolus. Consi~uió callos, raíces y hojas al emplear únicam~nte ~untas de hojas para propagación en un medio MS con hormonas - > -, ' del desarrollo vegetal. Hussey (1977) y Sutton (1978), utilizaron brotes de cormos en medio de cultivo MS, de donde obtuvierCÍn éo~o resultad() la formación de hojas axilares al emplear meristemos para>~u~~io~aga~ión, la; respuesta a la morfogénesis fueron cormillos y desarrollo de. p!antas:;Utili~ar~n cormos axilares extirpados de cormos de tres cultivares híbridos de gl~dlol~s y'f~~ron ci.ilti~ados en medio nutritivo conteniendo varios nivel~s de - --_,"'.";, --.::.··.-.' bencilaminopurin~ (BA) para evitar la dormancia y para promover el crecimiento de brotes y la inhibición de cjesarrollo de raíces. Ziv (1979) propagó in vitro plantulas de Gladiolus cv "Eurovisión" en un medio de cultivo. bajo en minerales y sacarosa, con alta intensidad de luz, desarrollando raíces funcionales, y posteriormente fueron transplantadas. en condiciones no asépticas, continuando su crecimiento sin mantener dormancia. De todos los explantes cultivados, los segmentos de los tallos y flores jóvenes mostraron máxima proliferación, 21 ~ ' . . ._'' . pero con un potencial limitado para la ·regeneración. Si~ embargo, Ja producción de explantes por cormelo qlle ~e obtuvo, lo consideró ~o;,,o ~n i~~rEirTienÍo significativo comparado con la producción ~n vivo de ~~l-i planta pe; é;;·ni~io; { .ii. Al•""º' ''•'•' .<.\:>. ·_ ·~>: . :.)_·:~: ,·' '';' . !·'• )~§~~~e~ ~qe ~fe,~t~n la propagación invitro deG/adiotus, donde obiuvieron la 3 formaciÓn de éái10~'.; a pahi/de segmentos de -. - ~ ' ,,"!.: : _;:;-~ -~:t::~.. . ·..- . _- '7>_7. irÍiÍorescencia, flores con tailo, Y. segmentos' de ho}á de . dos cultivares de Gladiolus - - -- - • - ' ? } ",. • ; • ,· ' ,. • .• ' •• • • - - o''-~-- ~·-. ·'. ·>:.:.-·, ·---. -- .·' - • . grandiflorus. La mejor proliferación de callos derivaron de lo~ segmentos de flores con ··.·tallo. Los callos fueron periódicamente revisados y mantenidos en un medio nutritivo en :·'º· __ :,>,,·-¡:'''•' - -- -· -", - ¡ ·_~¡~-;_,e)a concentración de 2,4-0 (ácido diclorofenoxiacético) se. bajo de 2 mg 1·1 a 1 mg . I'.; ·.·~ adicl~nando varias combinaciones y concentraciones de AIA (ácido lndole-3-acético 2 mg r 1 ), K (kinetina 0.5 mg 1"1), ANA (ácido naftaleno acético 10 mg 1"1), se obtuvo mejor respuesta en el tratamiento ANNKIN (10/0.5 mg 1 - 1 ). Mencionaron que es necesario cultivar segmentos de cormelos para obtener mas de un brote por cormelo. De este modo concluyen que debido al refinamiento en la técnica y la manipulación del medio de cultivo, el número de plantas regeneradas de varios segmentos de un cormelo pueden incrementarse. 22 Ziv (1989), cultivó gladíolos in vitro, sustituyo damínozide, · ancymidol, . . - . :. :, ' - paclobutrazol y uniconazol por un agar solidificado para su propagaCión. Los cultivos . proliferaron dentro ~~ los tubos de ~idri~; eii 'u~ rna~iv~·:~g~~Óacld de br¿tes si~ hojas, y ! -~ ~ás tarde · for,;,~;on < ~orrnillos. Los\ c~~~illbs 'no · 1~0'ieroii · d6;..rJ~n~i~o· ·y · fueron transplantados én macetas ~~n;ro ~~uriinJ~rnade;~:~ar I ~ ::._ · .. -.~_: <.:~:'- , -, - '~·' Dantu y EÍhojwan~i'. ~1~95{obiuvi~~o~brotes ~e gl~di~los,d~Jbu1iiSa/~Friendship", ~ - - ' . -·,:;-· "(]; a partir de cornios axilares, rnostrandci alargamiento en el medio MS rnociificado (Daniu y Bhojwani, 1992). s~;ob~e~o que el mejor credmiellfo de 10; br~Í~~rmillo~,· ll~~·~n~;6 a obt·~~er hasta 16 brotes ' • :·, :: '·' • o • > ·.~:·;, ,:'"J.e',L • •, por cultivo y 10.5 cm. d~'ion~ltud: en'p~6m~d·i~'.ct~ l~s hoj~s. En medio basal el enraizaniíento éil'íp~Z:ó c:Oii í:J~él;~'Eliil~a''ci~"~Clti~o ~ i~rmino a la cuarta semana cuando . - . ' .. ·- . - ···'" - "' ~-;---· .,_ . ,-,. " --·" . "• -;,,··:- todos los brotes forrnaronrafces cbn un prÓrnedio de 1.9 raíces por brote, y 4 cm. de largo, El nllrller~~ d~ ratee~ p~rbrote ;é~~di~ectamente relacionado, mientras qu~ I~ · . - "-.---·-:· ' .. . longitud de las raíces fue inversamente relacionada a la concentración de las auxinas p-glucoronldasa (GUS) expresando plasmidios. Los callos fueron seleccionados en medio de cultivo conteniendo alta solución de phosphinothricin (PPT) y transferidos a un medio de regeneración para recobrar plantas transgénicas Kamo (1995) recobró mas de 100 plantas trans_génicas de G/adiolus después de practicar un bombardeo . de suspensión regeneradora de células y callos. Para la transformación callos de Gladiolus y suspensión de células, fueron ce-bombardeadas 23 con phosphinotricin. acetyltransferasa (PAT} y p-glucoronidasa (GUS) los· callos se seleccionaron y s~ colocaron ~n m~dio nutritivo (MS} ~Ónte~iendo phosphinothricin (PPT) para regenerar el medio y rnc~perar plantas t~ansgénicas. Estableciere~ d~ una ~ficiente transform~ción d~ pr~t~coi~ d~ G/adioÍJs a poder per~itir la int:od~~ción ·de transgenes que confieren resi~teni:ia a pató~eno~ virales y a hongos que inhiben la producción de Gladiolus: Sen y Sen (1995), realizaron estudios de multiplicación in vitro de 4 cultivares de gladiolos con el fin de ~bservar. la f~ec~enda de multiplicación in vitro por medio de dos procesos simples. con broles d~ ll~dulo y ;~'iC<:lles, los cuales mostraron respuesta dentro .- - - ; • • J. ... • • :·--~~ :~ "n1ostraroñ moderada hinchazón en la base seguidas ~-~:r_;>---:'. ;-""::~t~;. '::;·-~ e:--.;~·:::::·:>·- , poryn alargamiento simple· de los brotes después de 30 días en el medio cultivo. Bajo concliciones similares la porción básáJ de Jos brotes apicales bastante hinchados, también . 'seguÍdos perla inducción de abundantes broÍes inÍéiales. Estos brotes a su vez fueron ~u~~amente transferidos a con~iciones simil~res·d~ '~edio de cultivo por 90 días de - ' .. .. ,___ - crecimiento y en presencia de .luz mostraron·· alargamiento y mejor regeneración de .brotes de la base. Con esto obtuvieron que I~~·;~~·~ procesos en este cultivo son convenientes y no son caros para Ja producción comercial de Gladiolus Remotti y Lóffler (1995) describieron un método para la iniciación de callos capaz de regenerar el crecimiento de cormelos en vivo de gladíolos (Gladio/us x grandif/orus) a partir de cormelos del híbrido "Peter Pears". Estos fueron cultivados in vitro en un medio 24 de cultivo MS modiÍieado con reguladores del ~recimie~to. y. comple~entado con varias ' , ., e·. ' . ·.··. ' . . . .:· .. , .,.•.:,_-, auxinas .. En e'stos estudios 1á formación de callos fuefácilmenté logrado en'explantes de , ••• • ' - • • • • - :- • --- • ' - ' - • • ~, o ·, '!·.. ' gladiolo obte~idos de:éormeÍos:C:~~!~idos erí vi~o. y de~pués se c~ltl~ararí'en medio de . ·' '·;'·;. ,,;_.-....,,,-: · .. '."> --~_._-·.·:··-~,--":.~··,/'" - - . "•, .. ··-. ,.,,, -· - - .~ultivo in vitro .con ieguíaé:iores\del crecimiento. La . inducción de' callos mostró ser 'regeneratile, siendo est~esiiffiu1á~6 por la adición de suplementos á un medio de cultivo, ~~t;~ los que se enc6n:r~~~~ ~deninas, vitaminas, citocininas, algunos aminoácidos y ' ' ' ' adicionando difer~ntes fuentes de nitrógeno. La adición de estos complementos fue un hallazgo que estimuló la producción de callos. Concluyen que la regeneración de callos de un número de genotipos de gladíolos pueden ser inducidos y mantenidos en medio de cultivo MS modificado. Kumar et al. (19S9). Propagaron Gladiolus /Íybridus exitosamente. Establecieron cultivos usando corrniÜo~ 'o segrllentos de cormillos e inflorescencias recortadas en el medio de cul!ivo'Ms, La respuesta dependió de los suplementos al medio de cultivo; fJ~rin ()~se~'a'das f¿r~a~l~~es de callos e inducción de brotes. La diferencia entre brotes ~.callos p~d:ov~e~ obtenida en el medio MS conteniendo 1.0 µM de BA y 10.0 µM de . ÁNA. ••.•Lo. mismcl'pudCÍ ser conseguido desprendiendo un choque de calor (HS; 50ºC, 1 h) ·.:;-" - . ' ' al:. cultivo 'de. callos mantenidos en el medio basal. En estos dos cultivares, altas .,,-,_:. ,, . " " c~nce~tracione~ de sacarosa (0.232, 0.290, o 0.348 M) también favoreció el crecimiento y pr~liferación del cultivo . de brotes en planta con crecimiento en medio de cultivo regulador-libre a 20ºC, en comparación a los cultivos r:nantenidos a 25ºC. El choque de calor Incremento la proliferación de brotes en los cultivos mantenidos en el medio basal, pero indujo prolífico enraizamiento en el cultivo de los brotes, dentro de los 5 dlas 25 expuestos a ali~ choq~'e d~-~ibr y alta concentración de sacarosa (optima 0.232 M): ' ·,_' ·:-· ;:::::·::-.'_ .:·· Mientras el núm7rode raic'e~ se incrementó a altas concentraciones de sacarosa en el · .. ~edio. General~er1i~, · l~s plantas enraizadas en alta concentración. de .s.acarosa (0.232 M) en el medio, en compar~ción con el medio con concentración normal de saca~osa, mostraron mejor supervivencia. 2.3.1.1 Medio de cultivo El medio de cultivo se define como una mezcla compleja de sales minerales (macro y micronutrientes). compuestos orgánicos, reguladores del crecimiento, y a los cuales se les puede agregar productos naturales complejos (Bocean, 1984; y Hartmann eta/., 1990). El medio de cultivo esta compuesto por un 95% de agua destilada de buena calidad, o por agua purificada por ósmosis inversa. Se le agrega agar (derivado de un •.:"-· .. ·,. alga marina) que es un polisacárido de elevada masa molecular, y se utiliza como agente gelificante. El azúcar es muy importante para el desarrollo de los explantes in vitro , esta se sintetiza y se transporta de forma natural perla planta, y en general se requieren de altas concentraciones de azúcar para aumentar el crecimiento y desarrollo de las plantas. . ---, -... ":_ Los minerales constitll~en substa~~ias nlltriÚvas import~ntes, la mezcla de macro y micro-sales .·depende ITlucho ele -1~~ ¿l~ntá~ ~6ñ las ~ue se trabaja.· El medio MS ._ ... »· .. .. : .. :,,, ... ···~"' _::··-~::\: ·- <:?."":~. ~.~:~:. ~- ---::_ .... I:.~·-.. ·-:.-· ;. . ·. , .. (Murashige y,Skoog;'.1962) 'es:mUy:Útili.zado;·cÍebido a que la mayoría de las plantas reaccionan de for~a.iC>~it;v~·-~¿~ ~Ú Üt~o 'medio utilizado es el WPM (woody plant medium, paraplar;tasl~~a~·~;rci~~~rr~'1í~ci() p6r Lloyd y Mccown (1980) ',':'-.-: _·-!--! .,,,-•. , ~- - ... ~ - ,, -:,1· <~~:,_' ,'.j. -~ i;~;~:·-. :<'', ·, .:.;<( .. _, ,·-.;. :;,' Cruz-Pizarro (2000) m~ncioná que . en la actualidad existen una gran diversidad de medios ele ~~ltivo, ~.e ~n;tr~ I~~ cu~l~s ·.señala que son 16 los medios de mayor uso, .• ·" ' . variando en la fuente y concentración de los nutrientes. En la preparación de un medio de cultivo, los ingredientes varían según el tipo de planta y el estado de propagación en que se esta trabajando. Ásí, generalmente se tienen ciertas medidas estándar para la mayo'ría de pÍantas,:aunque la formula exacta necesitarla ser establecida mediante un t:~Ugo' (Hart~~n~:~¿. al.; 1 ~90) . A este respecto se deduce que para el desarrollo de- uná' pÍanta.fn vitro se deben tomar una serie de ',. ---- ---· ' - ·- factores complejos, como son: la· coílsÚtución genética de la planta; nutrientes (agua, macro y micro-elementos, y azucares); factores físicos (luz, temperatura, pH); algunas sustancias orgánicas (reguladores, vitaminas, etc.) (Pierik, 1990; Hartman et al., 1990). El medio de cultivo puede estar hecho únicamente con productos quimicos o adquirir medios de cultivo comerciales, Ensayos empíricos podrían ser necesarios para pruebas que avalen la combinación de ingredientes cuando se prueben en un nuevo tipo de planta. Estos Ingredientes pueden ser agrupados dentro de las categorias de: a) sales 27 inorgánicas; b) compuestos · orgánicos; c) ingredientes naturales complejos; d) complementos inertes, (Hartman et al., 1990). Para el desarrollo d~:expla~tes in vJtro en su morfogénesis y formación de callo, pueden ser soportados~en'medio de agar o en medio liquido WH, MS o LS. En el cultivo -- .· . -:·.:.. -.. -,,::· : :~;_'.;¡.. ".- . ' . ·.. ·. . . ' ·., . in · vitro de Gl~dioÍÚs s~· h~ Ütili~ado ni~s comúnmente el medio de Murashige - Skoog . (MS) y el medio'~e Lin~~~f~í~~koog (LS).Estos m~dios han sido utilizados en un rango extenso de esp~cies y tipos, particularmente en pla~tas de tipo herbáceos (Hartman et al., 1990). El desarrollo. de brotes durante la organogénesis pueden ser afectados por el medio de cultivo dit~jidos,párticularmente por la concentración de nutrientes, fuentes de carbohidratos y regulad~r~s del cr'e;cimlent~. Concentraciones en algunas o todas las . - . - sales en el . medio,' pueden influenciar grandemente en la formación de brotes. Al Incrementar la concent~~ciÓn d~ sales en el medio MS, decreció el porcentaje de regeneración de bulbos en Iris X hollandica (Van der Linde, 1988) pero se incremento el numero de brotes en la regeneración de explantes (Van der Linde y Shipper, 1992). 2.4 Importancia del nitrógeno en el cultivo in vitro Si tomamos una base de peso seco de una planta, el nitrógeno es el cuarto elemento nutriente más abundante en las plantas (Hopkins, 1995). Es el principal 28 . ; . constituyente de proteínas, ácidos nucleicos,·hormonas, clorofila, y una gran variedad de constituyentes primarios y secundarios ( Lal y Lal, 1990; Kite, 199~; Hopkins,.1995). La ' . . - . . . . . . . ' . falta de nitrógeno. e~ la planta ocasiona síntomas como: las hojas ~rTias ~iéj~s ci'de la parte . Y::-;; .. ~:;:~~:._" ~ inferior son mas afectadas y se hallan más o menos secas o quemadas;' la planta tiene . . :';.",·\' . ' . .. ' color verde oscuro o claro; en la planta de color claro, ias'tíC>jásesíán a~arii1as:·y cuando .. --"> ·: " o;, '<'ºf _·-,~-~;}·.?'."3' se secan, de color café c1aro; 1os tallos son cortos y·:·é!a19ados.: Por 10;9enera1, 1os :.µ . ., síntomas de defiCiencia dependen de la función o funciones que ~ealiza el elemento y si • • • •• ~".- 1 ;' •• - - el elemento se transfiere o no con facilidad de las hojas viejas a las jóvenes (Salisbury y Ross, 1994). 2.4.1 Requerimientos de nitrógeno Pierik (1990), menciona que las necesidades totales de nitrógeno para la mayoría de las especies, varían entre 12 a 60 mmol r1. de donde al ión NH/ le corresponden de ....,~ -- 6 a 20 mmol r1 y al N03' de 6 a 40 mmol 1'1, con mejor respue~ta ~INÓ3:, en el cultivo in -:~.>·- ,,-~..- ./if' ~1:~·> '"·\· .... ;, ~;{;~';,. vitro, los medios pueden superar el re~uerimiento ~.e)~s~;explant~s. pcir lo que la utilización de medios base a diferentes cC>ii'~e~iiaé~~·~r~s'.' ~~inu~.: sobre todo en . . ~>::. l;,: ~" -~ ~;·r. '._··~;;y,:;:.:·.-~:~-{:~ )j{~;;·_·--<·:,·- :·''-/·. .. · --·· macronutrientes ( Y., Y. y Y.) cuidando de· n,o modificar la elevada relación NH/ /N to.tal (Gambor y Shyluk, 1970; Marg:ra •.. 19~S; Cor~ier, 1991). Zlenco. ef al. (1995) recomienda que sea modificada en 1/6 una proporción de NH4•: No3·; · Wang et al. (1994) menciona que con una alta concentración de nitrógeno en su forma· NH4•· se favorece la necrosis de tejidos. 29 Además, los factores nut;itivos requieren de un suplemenio. de nitrógeno, siendo este un importante parámetro que influye en la producció~ cj~ alc~fcJides(~erlí~ et al., 1985). Según Aoki et al. (1997)el crecimiento y producción de:~1cia1¿ides "~n Í~s' pelos radicales de Atropa bell~db~na están influenciados p~r laC.C:o~pClsi~idndelmedio de cultivo. Lillo (1989). evaluó los efectos de Jos componentes del medio de. cultivo para . Soluanum tuberosum, encontró que varias concentraciones de N03" y NH/ estimularon el desarrollo de brotes obteniéndose. mejor respuesta cuando la éoncentración de NOa· fue aproximadamente dos veces la concentración de NH4• (2:1) o más alta. La formulación del medio MS .fúe modificada empleando 30 mM de sacarosa, 21 mM de NOa·, BmM de NH4', 4.~'~iM:~~ zeatina, y 0.6 µM de IAA. Y en elsegundo medio se Utilizaron Jos mismos componentes , modificando los reguladores el crecimiento con 4.4 µM de BA y 0.3 µ~ ~i ~~idg- giberélico (GAa). No se encontró diferencia en la , . " .. --:'• .. ·,., ·.·.:"· ._.·, regeneración entre los d~s rll~~ib~ 'estudiados y el primer medio fue usado para la formación de callos. La formación de brotes se Indujo a O, 8 y 21 mM de amonio, pero el mas eficiente se obtuvo a 8 mM. Las concentraciones de nitrato de aproximadamente dos veces o mas la concentración de amonio fueron convenientes para la formación de brotes. Willlams (1991 ), analizó los factores que determinan la asimilación nutrimental in vitro, mencionando que puede ser afectada por la composición del medio, el tejido 30 vegetal y Jas condiciones ambie_ntales donde s.e desarrolla el cu:ltiv9. Ericontró que la proporción de ion~s :~n ~Ít~ji,do fue ~imilarp~ra l~splant~~ in~itrc/é:om6 p~r~--féls plantas . ' , •. - . . .'- ·: •: ~. . .- ,, . " ' ~ :,; ,- " ' ' . '" ' . ,·e:.·., ' , - . , ; ,-, ; -{·, ·-"' ' ' - ·. • in. vivo, exceptuándo 105 llájos c01ltenic:los'de.ca1cic:> enccintraí::losfii vitró> A"der11'és, · se~alo ·. :__ · , · .. "· -. :._-:-. ::· .:- ;:? .. ·-:·:· ·¡:~·-,_ .. _. (~~-~-:.;: _ :·ir.<,-t~'·:~;r.~-.L~,<.: ;'.:,:~~=>.<;-~: · .;+}:·; ·:-\n~.:·-:·:~~~:::;._:. ;~~h\:·.~- ~~-~-~ · ;:-~-> ,'~_,-..::: ,._. · - que la asimilación de' nutrientes no es proporcional a su concentración,. sobre todo a altos . • ' ,·. ~·:.-.',.: .. ::_~--,~~· .. : .. ·,::·;_..',-~·~·:.<-~~~\::_e:~,\ ... : .. >~;~:·:·-:'~~.:.-,_·.,~-:~~-~-,,?~;º~>· -._·-~;:· .... -,· • • niveles de suplemento nut~imental.-~ :0> -.··:~ .. ·, ;.:;. :]'~;; _;;;~ . 1:,j, ·;,· ;-··· :~- --r-: ::--,;-;:: ... \::~r.'., ··: ,. ,;':;-~~ ~~,,:5>.~~:'.r- -~~:·.·-~:;~::':: --:';. • --- ,;:~·::~~:;-··.--:~::.:·.; :;·i;¡:", -" ·~:_;·I·',-;./t:r ~:;/".·, .. ":··> .'::, ,.·1:-':·, .::_·~.· : :·,.:r··¡.·,.- ·r;:_·'.: ... ,._ .,, -., :e:.;:-._·· · -· ... ·-. ?'.'' . ·:·;·, {--~,-.- __ -,,." ~;1,:;·;:·: .. _ .-"~·-i>_1 :i"'.'.""-"···; -.. •-. - Abu-Qaoud et al. (1991 ),·trabajando con dos cultivares de pera (Pyrus communis) . . . ::_!:· ;<· ·'. ::·.'~ ,:;.1::.:>:·7.4~1~~;JW·;-A~i;~_: -:·,-~1~·::~t· :~~?::\~~·itt_}~~f>:~:.~/.:'.;· ? .. : .. --:-.- · . - • en. cultivo in vitro, evaluar~n como i~fluyó la forma y proporción de nitrógeno (NH4 : ~oa·l .. d~tect!{ºn·.:8;}~f.i~m\~f 1:~~~~~~f -S~l'.j~~Xi~~.•f°ncentración de nitrógeno total y de nitrator~d~ct~sa;e~plearon:i11icialm~nt~cuatrodiferentes medios nutritivos para la ~portacióri d~ s~i~~~¡T~i~f aí 1 ~~: :~~;:~¡'.f ~o~~~J:f~o~ . de su concentración, Quorin y Lepoillre (LP, 19ib,'Niiscli y Nitsch (NN, 1969),'yWhite (WH, 1943), a este último se , .... _____ .. ·-. .. - .. , _,., -.-.-_. ··'';:-" -.:~'.-l~~~ig-Íego~uria-fu·~~~t~:~e .. nitrógeno reducido del cual carece (10 mM de NH4N03). Se encontró que para ambos cultivares, el mayor desarrollo de brotes ocurrió en el medio .... , ._ ·- . MS al 50% y en el medio NN; además de obtener el mínimo desarrollo en un medio donde Ja concentración de nitrógeno fue baja, (medio WH con solo 2.48 mM de nitrógeno como N03), pero la adición de NH4NOa al medio WH incrementó significativamente el porcentaje de brotes. Basándose en esto se evaluaron diferentes proporciones de Noa· :NH/ (1:0, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 7:1), en una concentración total de nitrógeno de 27.5 mM, de donde se determino que las proporciones 2:1, 3:1, y 4:1 tuvieron la máxima regeneración. Sin embargo, en las proporciones ma~ altas 5:1 y 7:1 se observo una reducción en el desarrollo de brotes, indicando que cuando en el medio no se incluyó NH/ no se obtuvo desarrollo de los brotes. 31 Leblay et al. (1991 ), utilizaron el medio MS al 50% de su concentración para obtener brotes adventicios, de donde emplearon las proporciones NH4'N03 (1:2y1 :3) con cuatro concentraciones de NH/ (5, 7.5, 10, y 12.5 mM), encontraron u~a mayq~.z~ ri;generación para la proporción 1:3 de NH4•:No3·y las concentraciones de ,NH/ de. 7.5 y .. ·:,' 1 O mM promovieron una mayor regeneración. Estos autores afirmaron que. uno de los ' ~ . . ':: rn~ca~ismos fisiológicos asociados al amonio fu~ el de promover la penetración de . : · ~@unos aniones a expensas del catión, mientras qiÍe;el nitrato parece haber actuado en fo;ma .inversa. De tal forma que el balance enti¿' '1as dos formas de nitrógeno puede · regular la. abso.rción diferencial de .otros iones, particularmente al cultivo de hojas. Kalpana et~/. (1997), analiz~~on el efecto de diferentes niveles de NH4NQ3 usado ,,:,-.; ''"/f°"'" como. macronutriente e~ el rnedio de cultivo MS, donde fue investigada la regeneración ·de • cállo de E/e~;;~e 'ci,;Jcá~a. • .•• Los• callos.· fueron •.. · transferidos.·· en dos medios de . regeneraciÓn. 'k1' p~i~J;.C> c6ritenía o, 20 (concentración ~C>r~aten medio MS), 40, so, ao, 100,1~0~~ de ~~4~·0a ju~tos y en com~ina~iÓ~6b'.~}6:rfgJ1 de ANA, y el segundo en un medio sin reguladores del crecimiento. per§ con diferentes niveles NH4N03, (O, 20, 40:~60, 80, 100 y 120 mM). El NH4NOa 'tSe·~~e~~fa(para la proliferación de callos y - . . ·-- ··. ·' regineración de plantas. Observaron que 'el med·i~ de cultivo contenía de dos a seis ve.c13s mas alto el nivel de NH4 NOa que lo· normal y que el medio de cultivo podría •. también soportar la regeneración de plantas en ausencia de reguladores del crecimiento, teniendo el máximo número de plantas regeneradas en un medio con 80 mM. de NH4 NOa, cuatro veces mas de los normal en el medio MS. En presencia de ANA, la optima 32 -- - . - . - - . . . - concentración de NH4NO~ para la regeneración de planté!~ tÜe ellcón.trad.a en Í()s·20 y 40 mM, además que fornÍa~on,.rnÚltip.les ~~ates ·~1,._:;, /¡.'.~~;+.~~-<(·. __ ·:;~·!:.'. ,., .. altos niveles de NH4.NO:nc100::12prnM)'en la pre'sencia de reguladores del crecimiento puedon lnhibi• I• ~.;:•~ó~~~j~t~,r~n iá p~Hferaoión de ~llo• (·::·-.~.;::~ j' ':::}.~'.:: .. , ;_:~:¿. ·: .·-:: > -· ·< .... 1;''. - . - ' - Gavidia y Pérez-BermÚdez'(1997), estudiaron el efecto de la concentración de macronutrientes yfuj~i~~ ·~~:~itrÓgerÍ~ sobre el crecimiento y producti~id~d en el cultivo de brotes de Digltalis ~bscura cardenolides. Investigaron Ja influencia de NH4 ~ y N03" en el cultivo de brotes, los resultados demostraron que al emplear el NQ3" como única fuente ' . de nitrógeno no fue suficiente para estimular el crecimiento y una pequeña cantidad de NH/ fue esencial para una buena proliferación y desarrollo. Con una concentración 2:1 de N03·: ·· NH~ •, similar al medio BM, dejo una drástica reducción en los índices de crecirnientC> y proliferación. Además, a través del medio BM-2 con un incremento en la concentracl.ón de. N03" (4:1) favoreció significativamente el desarrollo de brotes. Muy . '. ' . pobres respuestas se obtuvieron en otros medios de cultivo en los cuales se aumentaron las proporciones de NH4•, afectaron negativamente el desarrollo y crecimiento del cultivo. En algunas especies se ha empleado el nitrato o el amonio exitosamente corno única fuente de nitrógeno (Gamborg y Shyluk, 1970; Wetherell y Dougall, 1976; Chaleff, 1983; Pérez-Bermúdez y Sommer, 1987). 33 Cao y Tibbitts '(1998), reálizaron dos experimentos separados,· en donde investigaron el crecimiento y ·composición mineral de plantas de papa (So/anum tuberosum). A"una va;iada conce 0 11t~ación en la solución de nitrato (N03') y amonio (NH4 '), cada experimenÍo fue evaluado con cinco concentraciones 'de nitrógeno· total a ,'· -·.->:->· . . .,•. :·J:' . ' .... , . . . - ,.-· . ' .. , 0.5,<2, 4, 8,'¡ y;12 mM{lo's cuales' se ·mantuvieron en un sistemáslnrecircular los ,_,_·.·.'c•";; ... _~·-"''.-~'.;{f~-=\~···''.'·'··-''·'·)· ,e,.:· .. -·.:.; ·. : .. ,º." ·,··. .• ,,:.,•"'.; .. :.,' ,>; .. .;e ... , nutrientes y e!n medio ~m'bieríte ';x;ntrolado: Las plant~s' con NÓ3º .'. fuer~fi casechadas a .:';'.: .:.:·.::.··_:_::.~:;:_'· ·>"/.:~·:: :,_;~?;~:.z>;~f}f ~J~f~?;~-. __ .''..;·>· l·."::'.: >:- .< <· .. _-. ">:.:: ·.:. '": .. :<º; '>·> '--~: ... ;(.,. ::'.:(J.'~j~::~">;'.:~?:~·:7-:'¡;_:i ._ : ::,--· -• los 42 dlas, Y. las plantas· con NH4~ a los 35 dlas. Después de. trasplantadas del cultivo de • \(JJ~L~1:~~~~t~~fü~¡J1~i1'.Tiªlb~f ,~b11,~i~~:i~7~!2t::.,: ~ia~;~s· f~e· ª?· ,4.y·~~~.df ~.:?~¡'.+~.~¡~~'tr,f~··~~) ~~,Q·~:;~~f ;![~r;~,iti~~t~f~~·.·mejor solo a 2 y 4 mM de N. A 12 mM de N las plantas' exhibieron toxicidad con amonio, pero tuvieron un crecimient~ ~¿¡.~~I ~~·~'ói' los d~tos ;~~icaron que ios int~~~~;~s óptimos .. _.._.;·:.~Y::;;-):':.'; ·0L_¡o:'-. · en la concenfración éie riltrogerio''en ambas soluciones y cultivos son mas ámplios y altos ._ .. ,- :·- .. -,~·.<,,-:·/-~.o .. .-·" -_ - . con N03- que con coñcentraciones de NH4•. De este modo, un cuidadoso control en las concentraciones .de"N}i/' es necesario para minimizar la toxicidad por amonio en las plantas de papa. Bon et al. (1998), analizaron como influyeron cinco diferentes medios de cultivo en la micropropagación de explantes de Acacia mangium y Paraserianthes falcataria. los medios utilizados fueron: 85 (Gamborg et al. (1968), a o/. de su concentración), Knop (Knop (1865), a ~ de la concentración "MS"), QP (a 2/3 de su concentración), y SH (Shenk y Hildebrandt (1972), a 2/3 de su concentración) complementados con varios reguladores del crecimiento. La mayor brotación fue para A magnium con los medios 85 y SH, y para P. fa/caria con el medio MS. Señalaron que la morfogénesis fue influenciada - 34 significativamente por lea diferencia en macronutrientes utilizados. La alta concentración de iones tienen también un marcado efecto en el porcentaje de enraizamiento despué·s de las 4 a las 8 semanas, y la baja concentración de aniones y cationes, puede ocasionar una respuesta baja. Cruz-Pizarro (2000), estudió los niveles de sacarosa y la relación. N03:. NH4 • en el cultivo in vitro de brotes de vid (Vitis vinífera) "Málaga Roja" en.el que.determinó la proporción de NOi:NH4• para la obtención de brotes de calidad; eri'~ii" ri'.iedib b~se WPM ~ ~ ·~ e '.. ,<;J.<:: '"!, -· (Lloy y McCown, 1980) cci~'.un:t~~tÍgofri(jj rri'..3 ~mo · . . >.: .:_, ; :~-~:~F:,-_;y~~:·. _;-;:'.--:::~:,-:·-l~(: ~ _;~~\~::: .~f;-~~ ; .. ·~~\:.:.~:.-~-~f·~-· :1~:H:~_·;.-'.{};~c~·-º.?~.'.~;> -~:~~«h .. -:~~~;.:>--'.·:-i\~~-~: ~-::_:>.; · - . amonio, modificando la fuente y concentración-de nitrógeno' en varios.niveles de KN03. - ;·,:.'¿><,-~-- . - ;\ «·. ,:"-~·,:::=:~~\.;:.·~~ri:·;'~{4~~~~--.T~:~~i~::i{K;-:·;·- .. ~)~~Y~J;~x:>:;'~~ ·.::~>;:·,· ;' _ ·- _. : Enco~tró. que eñ la )ropoÍción 6: 1 '. co,.n. una·collcE!ntráfi~n totafide :17.S;mol m·3 , el ·::::;:t,::f :~::~:~:~· !~:~·~1f 1~1{~¡Jlili~~·~.'*Iki~:: rápida en la _concentración dél amonio e~ l~s p~i~er~~ 14 dia~: cl~ÍsGbcultivo, debido a la brotación de las yemas y al desarrollo del_ciJ11o:·~~~·~e1;ciÍ·ó~-~f~;-t~~t~:;:di~mÍnuyo a partir de los 21 días y hasta los 42 días logra~~~ la·;nayor l~;,giÚ.Jd d~ b~ote y mayor emisión de raíz. Elkonln y Pakhomova (2000), estudiaron la influencia del nitrógeno y el fósforo en . . .. _, ,· - -- inducción a embriones de callo de sorgo'. Fragmeritos d~ jóvenes panículas y embriones - . . .. · Inmaduros de diferentes cultivos de granos de sorgo, fueron cultivados en medio MS y en medio N6 complementado con L-a'sparágina (6.7mM), L-prollna (17.4 mM), modificado a diferentes concentraciones de NOi, NH4•, po/·. Nueve variantes en el medio de cultivo con diferentes combinaciones de tres niveles de N03" (39. 9, 72.4, 131.6 mM) y tres 35 . - - - niveles de NH4• (20.6;·62.5 12~.o mM) coll o sin asparagina y/o prolina. ~as panículas derivadas fueron ús~d~s ~n: experimento~ cC>ri dife~éntes iuent~s ; ~e ~itróg~no; la influencia de los nivele~· cie' f>oi f~~rdn ~~fi.JCii~d;;~ ·~ri ernb¡iones ~ panicuÍ~s d~riv~dos ~·~ ~··· ...... . del cultivo. un increméílto"'éíl, los:riiv~l~s 'dé N'ci;-y NH/ eíl'.é1 íriedi~ d~'cúl!Ívo; con . . ·:::-,;-:.·. ,··':F•" ..• aminoácidos, significativameht~:i ¡~cremento. la inducción '/ crecirnÍenlo' de. callos ::::;.·:::;~~º.~t~~0~::~::~:,::º:~:::::~wm~i~~~1cº: de embriones de callo de sorgo: El nivel de Noa· y la proporéión.N03"/NH/,;é·n·el medio ' -: ··.; j:: :' .. • •' ., . ,• -~-·-_.,t¡-~;;~:/::'f.~~]¡{~.:'.~~~;¡;{>:''~:~~{(~>0(: _:,~~~~: ·, de cultivo M2 complementado con L-asparagina y L~prolina fueron.establecidas para ser ·. ~-~' :i'_D\\·; ~;-l ~-~:: .t ·,!-:- · ~~-::~-~>~ -~~:~~:: . <····;:· · • los factores críticos én la formación de émbriones:·cié\calf~~1·en/sorgo_.con -, ',\. 3~ ;' ,_' '~-~}- .. ! ,;">"-'-: .• • ;-:. 'J aproximadamente el doble de concentración de 'ioneS. de j.Jo~·: 1itos niveles de _NH4• con bajos niveles de Noa· resultaron poco· víables''en í~··fC>rmació~·.de: ~~b~ioriés' de callo - , __ .,. compactos en algunos genótipos. Luciani . et al. (2001 ), estudiaron el efecto de diferentes proporciones de NO a· :NH/ en el cultivo in vitro de Al/ium sp. Empleando reguladores del crecimiento en distintos medios· de 'cultivo para Óbtener un optimo protocolo de propagación en el desarrollo de brotes'd~ ajo. Útilizaron tres medios: MS (Murashige and Skoog, 1962), BDS (Dustan and S_horf medium, 1977), y BLS ( modificación de BDS, preparado por adición. de 1 g i-1 de Ca(N0~)24H20 para obtener una proporción de 35 mM de NOa·:a mM de NH/). C~~cluyeron c:¡lje en medio de cultivo BDS y BLS solo hubo diferencias en la proporción NOa":NH/,. la diferencia en los índices de multiplicación se debieron probablemente al Incremento en el nivel de nitrato del medio de cultivo BLM. Este trabajo 36 muestra que Jos indices de multiplicación ·in · vitro para los clones de ajo podrían ser mejorados por el uso de altos niveies de_ nitrógeno, aportado como llÍoa·. Taylor y. Staden _. (20Ó1),'evaluaron el efectf deJa ~on~entración de nitrógeno y _sacarosa en el ,~fec!~'~S!º~füTii~r&i;~:~~[~~1~~{s.ri"~~~}¿g .~it~:utiHzaro~ un medio MS modificado : cori ··diferentes¡ concentraciones} de: nitrógeno: y sacarosa. Los· tratamientos - --.;~· '.-·~\ '.·(~:\ ..... ·:'.,~i:;~;~~--é}~?-.:,~1~~-~_¡, :~i¡~;,!J"~~J~1~~:;~:;$~~;:'-~~;j~: ·H~~i{~j~~:r:-::~J~t.: ·:~;;~:;:·,:· ···~r- . .. :':f,.· · :· ····: _ .. --.- ~ .·· _altos en nitrógei:Jo conteníari'el doble.del,volumen de resenias';1 y 2 (1.68 g r1 : 119.94 --~~-;:· -~ ~· :<: _:<.}:··.?:: .. :{~~f ··-_:1-~\::::~_:?~\~~;:.:.'.;~t~>«:;;~}(~:·~1~1~'.=~'.--v~~:~~:-x'.;~tj·~1~~Wr\:'.~~{~~:'.;tff~-0~--?:;;y: ·-::~f~> :-·~: ____ :, ;~~·.::, -<· · «-:·-.:.·:. ·:, mM de nitrógeno) .. Los bajos tratamientos contenían. la mitad dervolumen_de reservas .1 ·,'_:·,.,_ . .) ... :·.:- ·- :_)::: ;~_::: ,~_<'.·~::".":-:.:· ·::\r. :r:·:~.t5-:··.-~ ;!f;-~~:; -~-~~~¡~-;·;~.;~:~~~;'..:~·I'i?~ ... ~:-~~it~~::.:';·;.:~,;~,F-,_·~.~:=:~~~·~~}1~?~:);1~r~~· :;:::{).·. :;(·::2'.>/~\·_: ~>(.:._::~.:>;: '..::·· ~'>:'. _ · y 2 ( o.84 9 r1: :29.99 mMdé iíitrógeno)/y' é1 __ íío1í:imen· riormal de réserva .1. v 2 e o,84 g r1 ; .- - ' ":.'::.,,; - ?::i:. ·º.;,,s;: :.~~-·. :)r~-: ·¿".!;·:,",.,. '"';;:;'.:... ·.-. ;, .. ~'","-~'.::.; ., ;._ . .-.e::.< • ·· - - - · SOmMde,.nitrÓgeno) .. Obtu~ierdnc:tmó'resUltad::,· que.al bajar la cantidad de nitrógeno ·~u~i~istr~d~ •al -~~~io ¡'~~ ;:~¡~ib?~;;:J¿}o·:~i~;,;ficativamente el. número de brotés: pero \ien~ ~~c~ ·~f~6to -·~~·-· ~I p~g~~~i~:;~~ ~~s~ frésco y seco. Altas concentraciones de . ~itrÓgeno ta,mbién redujeron el ñúmero de brotes, pero a mucho menor grado, y dejo un significante incremento en'~I- ~~~~~dio de peso fresco y seco. Concluyeron que los tejidos y los órganos. asimilan nitrógeno y muestran más rápido crecimiento al contener iones de amonio y nitrato a niveles controlados en el medio de cultivo. Bensaddek et al. (2001 ), estudiaron el efecto del NOa· y el NH4 • sobre el crecimiento y acumulación de alcaloides en la raíz de Atropa bel/adonna. Utilizaron tres niveles de No3• (15.8, 39.5, 98.75 mM) y tres niveles de NH/ (8.2, 20.5, y 51.25 mM) utilizando como fuentes sulfato de amonio y nitrato de potasio, y tomaron como referencia un medio liquido MS (39.5 mM de Noa· y 20.5 mM de NH4')_ Un aumento en la concentración de NH4 • causó un descenso en la formación de pelos radicales, mientras que el Noa· tuvo un marcado efecto en el contenido de alcaloides. La producción de 37 alcaloides oblenidacon 15.BmM d; 1'!03~}20.5 rnM de NH4• fue d~ 1.2-1A veces mas alto que lo obtenido cGandd, las r~i6e~ 6red~ron e~ un m~clio estándar 'Ms (39.5mM de ,No3· y 20~5 mM de ;~~/} eÍ r~·iO~iy~f ÑH4• también tuvieron un fuerte influencia en la "''.:" " ;.·;. "{,_- ;:; . (·" .;-- !~ -·i' .. - ·) ····proporción de ioeop61arnin'~/h~C>sc~~mine: Est~s investigaciones mostraron que la más . · .. ·. >;:;1;~· , produ??i?~:f;~~~:~3~Tii~f~:~btuvo con la misma concentración de N~3· que en el · · medio MS .. (39.5 mM de;NOi)ycon reducidos niveles de NH4• (8.2 mM de amonio), en d~nde iZ p;ipbi~i¿iJ N8;·:~~4· fue aproximadamente de 4.81 :1. El NH4• es muy difuso y •, •' • • ' • . , '• •;. ~ • "•·\~!:L)i"::• ~,,~-.-'" '• :;fácilmerite·acú~Ulado;:en{los tejidos volviéndose muy toxico si no es inmediatamente ,,~.:, :-- ;;_1,:\ -<~»:,; 'metabolizado (RiclÍter/•1993). cuando la concentración de NH4• eri él medio es mínima, -;:c.,•:-~ - , :L.·:'->· ~!; Uéde:encoritrar:;hasta el 90% de su biomasa vegetal total en la raíz. La . \.;>..,_-.::~;;¿ i>0::··. -,-.. .. : :':;.:. ;.'¡Y;_: . .-;;:-e:,:.-.·,. '<·:i .• i forfna d~ ci1i~cir'o y icis'fií~~entos de las raíces tiene gran importancia para la absorción "";.¡:¡·,;~· .. ···.;y __ ' . ~ ~ '.· ,,"d~);~;gí:ía'•y ·~~l~t~;;i;;\d~más, los pelos radicales contribuyen a la absorción de agua y ·-- -'·; ;·,,,,',·;,;:'(; ;~ .. _ '::. \ ~~:'. ' '"'·~', - ,;-, :Jon;~~~·· En adsenC:ia de suelo pero en condiciones adecuadas de humedad y aeración, · .. :~:>·· -T~_,~{:\:· -~ .. - ·"',"·. ·; algUnas plantas forman un sistema de pelos radicales extenso. Las sales minerales son : •·:E; Vci1'•; • .·• ·.· .· ·· ,,abs9rbidas y. transportadas a partir de estos pelos radicales. Al igual que la ruta del · ~o~l~i~~to del agua en las regiones juveniles de raíces, el movimiento de los solutos se . relaciona con rutas apoplásticas y simplásticas. Se ha pensado que la ruta del apoplasto abarca desde los pelos radicales hasta la endodermis en cuya banda de Caspary, ,.e impermeable al agua, forzaba la entrada de las sustancias a las células endodérmicas, a ~ --.. través de sus membranas plasmáticas. Al ser absorbido un ion por la célula epidérmica, se mueve al xilema vía simplasto atravesando la epidermis y enseguida una endodermis y al final al periciclo. Independientemente de la ruta, los iones que se transportan hacia la parte aérea entran a las células muertas de conducción al xilema (elementos de vaso y traqueidas). Salisbury y Ross, (1994) mencionan cuatro importantes principios de la absorción de salutes, estos dan origen a la teoría de que las proteínas de transporte denominadas transportadores, controlan la absorción. 40 Todas las células pueden absorber ciertos solutos. esenciales con tal rapidez, por largos periodos, volviéndose las concentraciones de estos solutos mucho mayores dentro de las células que en la solución exterior. Esta , a~~~rció~ ue'v~ el nombre de acumulación y al grado en que la concentración d~I int~rior es;~a~orque la exterior se le denomina razón de acumulación. En conclusión,;l~~?~¡~~~li~fu¡t~les utilizan energía .:. ' :_•;~~-, ·,\·.;·-'-·- para la acumulación, siendo el ATP el compuesto'ri~'eh~energía. Algunas células del floema acumulan sacarosa en los haces vascular~~~:,y iueg~: los translocan a otros sitios, siendo esencial este transporte para que las células fotosintéticas puedan abastecer a otras partes del vegetal. La absorción de solutos es especifica y selectiva, estos se absorben y acumulan erí forma selectiva. Esta selectividad también es valida para compuestos orgánicos como aminoácidos y azúcares, presentándose en todas partes del vegetal. De esto se deduce . que portadores de proteínas presentes en las membranas ayudan a introducir solutos a las células, que reconocen de manera selectiva determinados iones o moléculas y pueden ser.activadas o desactivadas por ellos. Los solutos absorbidos salen con lentitud, cuando los iones o las moléculas son absorbidos en el citoplasma o las vacuolas delas células, no salen con facilidad, casi siempre este movimiento es lento, esta salida lenta indica que la absorción, en especial enraíces con bajo contenido de sales, es básicamente un movimiento unidireccional de entrada (Sallsbury y Ross 1994). En condiciones normales de temperatura y aireación se tiene una rápida entrada inicial de iones, solo presenta la difusión hacia el interior de 41 las paredes celulares, más que un movimiento real a través de la membrana plasmática. Luego la rapidez de absorción se hace en esencia constante. 2.4.2.1 Variación de absorción de solutos con respecto a su concentración Existen estudios que relacionan las velocidades de absorción con las concentraciones externas, en tal caso Nye y Tinker (1977) concluyen que en vegetales silvestres, para nutrimentos que se consumen en abundancia (nitrato, amonio, fosfato y potasio), la difusión es el factor limitante hacia. la superficie radical, por lo que las .~.. .:;-';· . propiedades de absorción de lás raíces solo tienÉm importancia limitada para la nutrición ',._;; .;·.·;_¡ .. :: _,,.· vegetal. No obstante, en végetales' cLliivaaos y bfén fertilizados con nitrógeno, fósforo y potasio y otros soh.iios esenC:ialés~y parii:"C::élulas que no son de la ralz, con frecuencia investigo la absorción de ion~s específicos, y concibió la idea de que las proteínas de las membranas ·-- ·- '>._-:.. ' . ¡iJ~cieri· a9tuar ·~~rfi~ ~~:i:i~as. Esto quiere decir que las membranas contienen numerosa~ p.iote;nas que reconocen de manera especifica determinados solutos, se 'r ~.;, .. . . . ' combinan con ellos y aceleran su introducción, estas proteínas han sido denominados por · Epstein como portadores. Son dos los mecanismos que existen para explicar la absorción de solutos. El primero, una difusión simple en un solo sentido a través de la membrana provocaría que la velocidad de absorción fuera directamente proporcional a la concentración externa del soluto. Fig. 4. 42 Si la difusión libre fuese la responsable de esta ~aptura, la. velocidad seria baja y esencialmente proporcional a la conc~ntracióf1, pern lá~ ~~loé:i.dades r~ales son mucho mayores y evidencian una cinética de saturación. Figura 4. Influencia de la concentración de iones en.la proximidad de las células vegetales sobre la velocidad de captación de iones. Velocidad de captura de iones di1uctón /_ --- - ----- concentración de iones Fuente: Salisbury y Ross (1994) -- En cambio, para los solutos que las células deben acumular (orgánicos e Inorgánicos), en realidad, la velocidad de absorción es mucho mayor. La velocidad de absorción ( o captación) se incrementa con rapidez a medida que aumenta la concentración del soluto en intervalos de baja concentración, por lo general similares a 43 los que existen en el suelo (0.1 mM.) pero a concentraciones mayores la velocidad de absorción empieza a estabilizarse (Salisbury y Ross, 1994) 2.4.2.2." Transporte pasivo y activo Se tia visto que más de los solutos absorbidos por las células se acumulan en concentraciones superiores en el interior que en el exterior, pero pocos de estos que son absorbidos con rapidez por las células nunca alcanzan concentraciones superiores en el interior en contraste con las concentraciones que alcanzan en el exterior. En cambio, para cualquier soluto sin carga ,,'(gases'yazucares) la diferencia de concentración entre . . '~;' i%~:( ·' :¿<« ·. '>•. > ambos lados de la membral'la ·~s ~I Í:Jni~o'factor que determina el gradiente de potencial químico, pero para solutos.·cori éarga, existe otro factor implicado, llamado gradiente de electropotencial (o poten~Í~I ~;~ct~ico). Este gradiente tiene que ver con la atracción o repulsión de iones que resulta de una diferencia en la carga eléctrica de un lado a otro de la membrana. Las absorciones pasiva y activa están definidas por la ecuación de Nernst, que toma en cuenta tanto en la concentración como en la carga eléctrica. La ecuación matemática de Nernst suma el gradiente químico de la concentración a través de la membrana al gradiente eléctrico. 44 2.5 Absorción y transporte del nitrógeno en la planta En las plantas en condiciones de cultivo in vitro, existen tres procesos para el acceso y transporte de nutrientes mencionados por Salisbury y Ross (1994): 1) Flujo de masas, donde el movimiento de Jos compuestos se basa en una fuerza que empuja o succiona, no siendo importante Ja energía cinética de las partículas, se da un gradiente a una concentración de mayor a menoL. 2) .Difusión, aqui es importante la energía de las partículas de mas actividad a menor, '~'s : muy lento a distancias macroscópicas, y funciona para distancias muy reducidas, siendo el movimiento lento de un punto a otro '," ' debido a actividades o movimientos de moléculas. Y 3) por ultimo, Ja osmosis, en Ja que existe una membrana de por medio, siendo importante la energia de la partícula, es como Ja difusión pero con membrana biológica permeable de por medio que regula la entrada y salida de sustancias, en donde las diferencias en potencial químico de solutos separados por membranas es uno de los factores esenciales para el movimiento de iones y esta puede suceder al atravesar la epidermis o cortex de las ralees. Para Ja mayoría de las plantas cultivadas, las únicas fuentes importantes de nitrógeno son N03· y NH4 •. Sin embargo, la mayor parte del nitrógeno es absorbido en forma de N03·, y posteriormente reducido a NH/. El NH4• se reduce a NOi, pero también se genera en otros procesos metabólicos tales como Ja fotorrespiración, el catabolismo de las proteínas o la fijación del nitrógeno molecular. Este es asimilado primeramente en forma de glutamlna y esta es utilizada para Ja síntesis de otros 45 aminoácidos o bien como metabolito transportador de nitrógeno a larga distancia, (Salisbury y Ross, 1994). La asimilación del nitrógeno es vital en los procesos que controlan el crecimiento y ; . '. ' desarrollo de. las plantas .. El nitrógeno~ inorgánico es asimilado dentro en amino ácido gluta111ina, glutainato~.:asparagi.na;~y.aspartato, que sirve como importante portador de ·rilt;ógeno en plantas: ;;'. L~~ · enzimas glutamina sintetaza (GS), Glutamato si~tet~sa(GOGAT), . glut;,¡rnat6 · df;iiydrogenasa (GDH), aspartato aminotransferaza ,,,,:- ·:s·- biosíntesis de la r~~ÍizÓ · estudios sobre diferentes fuentes de nitrógeno y su uÜli~aciór{pci~/~s'pl~~Í~s'.'~oic1uyó que el N del NH/ es removido más rápidamente del . medio .Y _es p;eci~rn'in~nt~ment~ convertido en glutamina, por lo que solo una mínima p~rt~ del. Noa·. es Utilizada en el periodo inicial del cultivo, además de una utilización preferente de aminoácidos sobre NH4• y este a su vez sobre N03"¡ en ~st~s ca~os se demostró la utilización preferente de las formas más reducidas de r:iitrógeno. Una alta proporción del nitrógeno asimilado por los tejidos vegetales es utilizada para la síntesis de protelnas y aminoácidos junto a ácidos nucleicos, la asimilación de nitrógeno puede ser dividida en tres partes: la reducción de N03" a NH4', Ja Incorporación de NH4• en compuestos orgánicos y Ja interconverslón de compuestos nitrogenados orgánicos. 46 2.5.1 Absorción y asimilación de Nitrato Según Tompkins et al. (1978); Agüera et al. (1990), las plantas que han permanecido cierto tiempo sin N03º en el medio, muestran una escasa o nula absorción de dicho ión. Después de unas cuatro o cinco horas se inicia su absorción hasta que alcanza una velocidad máxima y constante. La capacidad de absorber Noa· se previene en presencia de inhibidores de la trascripción y de la síntesis de proteínas, lo que sugiere . . . q~e el N03º a~túa como inductor de la síntesis de las proteínas que actúan en su transporte al interior celular. Existen transportadores o permeasas del NQ3º que se deducen también de la observación de que su velocidad de absorción en función de su concentración externa muestra una típica cinética de saturación. En algunas especies se han descrito dos sistemas de transporte, uno que opera a bajas concentraciones de NOa· en el medio (hasta 1 mM.), y que tiene una alta afinidad por el ión (Km < 0.1 mM), y un segundo que solo es funcional a concentraciones más elevadas y que presenta una afinidad más baja. Para algunos autores la velocidad de absorción se ajusta mejor a una cinética lineal que una hiperbólica, lo que sugiere que, a dichas concentraciones, ocurre una difusión libre, probablemente a través de canales ionicos(Azcon-Bieto y Talen, 1996). El transporte de NOi al interior de la célula es de tipo activo ya que se reduce considerablemente cuando se inhibe la síntesis de ATP (Azcon-Bieto y Talan, 1996). 47 Ullrich y Novacky (1S81), hanpropuesto que ei NOi es cotransportado con W con una estequiom13tria··de 21:i.::1;.N03-. : El gradiente electroquímico de W requerido para sustentar dicho'cotrarisporte 'eis mantein.idopor el funcionamiento de ATPasas del -"·,-,;~,;· ~<::/·:_.,·.~-···;:.,:.,,,_ :,,..., . .. - . plasmalema que, con la:'enefola de:hidrólisis del ATP, transportan unidireccionalmente Grajales (2001) m~nciona que el nitrógeno bajo la forma de N03" es absorbido . . . . . mediante el proceso de transporte activo secundario facilitado, el cual consiste de la incorporación de N03" en contra del gradiente de potencial electroquímico, aprovechando la energía liberada por el transporte activo primario facilitado del K+ o del H+. cuya incorporación ocurre gracias a la ~TPasa de Na y K, ó ATPasa de H+, respectivamente, con gasto de ATP que requieren ·protefnas transportadoras membranales de N03" • Safisbury y Rossf(19~4)/'.:rJencionarfque las raíces de algunas especies pueden _::.-~- sintetizar todci el nitróge~o ciúe necesitan a partir del ~itr~to, mientras que otras especies dependen de las part~s ;~é;~~s ~~ra obtener nitrógeno orgánico. La mayor parte de la reducción de nitrato oc¿rre :;~ ef sitÍo (rafz o parte aérea) donde se presenta la mayor actividad de nitrato reductasa. Según Azcon-Bieto y Talon (1996),, la reducción de N03" a NH/ se realiza en dos reacciones consecutivas. En la primera, el N03" · es reducido a N02" por la enzima nitrato reductasa (NR). Esta reacción consume dos electrones suministrados por una molécula de pirldinnucleótido reducido. En seguida, el No2· es reducido a NH/ por el 48 nitrito reductasa {NiR) reacción qúe requiere seis electrones donados por la ferredoxina {Fd) reducida: (+5) N0 3 • nitrato reductasa (+3) N0 2 • nitrito reductasa (.J) NH 4 + NADH + H+ 6Fd red +8 H+ La NR es una proteína de masa molecular entre 200 y 240 kDa constituida por dos subunidades idénticas .. Cada·.· subunidad contiene ·una. molécula de FAF {flavin . . . . . adenin-dinucleótido), un grupohemo(ciiocromo b 557)y un átomo de molibdeno integrado ·.· -~;;_- .; átomo de níoli~~eno y.uri~pt~ri~~%~ibrilada, . . -r~-,~~::~,.~;· El FAD, el he")O y el MoCoai:túan.conió transportadores de electrones entre el La NiR cata liza Ja reducció~: del N02" :. ~· NH4 • en una reacción de seis electrones . ) .·'-: -.;;._~:' ·.;~'-·' - .. ·i~;:' suministrados por rerredoxiría redudc1a/c esta enzima esta constituida por un solo ;r·<::. •;-. '" ;;}: _.., -,.~/·. '-; polipéptido de masa mole~ular entre s1·y;·s~ kDa. Contiene un centro suifoférrico (4Fe- 4S). De acuerdo a Jos valores. d~ ;~gt~~bi~l·1~edox de dichos grupos , el flujo de electrones ·: ·,:.~- :-~><' ."·:· desde la ferredoxina reducida hast.a el N02" vla la NiR Puede transcurrir como sigue. 49 Fdreal ((4Fe-4S)~ sirohemo} Vaughn y Campb.ell (1988) han demostrado que la NR se loí:aliza principalmente en el citosol. La NiR se localiza exclusivamente en los cloroplastos, y en tejidos no fotosintéticos como la raíz, se encuentra en los plastidios. Tanto la absorción del NOa· como Ja reducción, están reguladas , directa o indirectamente,· por fact~res co~o Ja luz, el propio NOa· y la presencia en el medio de formas reducidas de nitróg¡~o: El No3• promueve Ja síntesis de novo de su sistema de transporte, activando así su rápida absorción. Por otra parte, la presencia de NH4 • en el medio suele originar un descenso de Ja velocidad de absorción del No3• . 2.5.2 Absorción y asimilación de amonio La absorción inicial de nitrógeno por los explantes es principalmente en forma de NH4• (Cruz-Pizarra, 2000) El NH4• no se acumula en ningún sitio del vegetal, aun cuando este es absorbido directamente del suelo, o se produzca por reducción de N03' o por fijación de nitrógeno dependiente de energla, de hecho, el NH/ es muy toxico (Salisbury y Ross, 1994). El 50 mismo autor menciona, que esto quizá se deba a que inhibe la formación de ATP en cloroplastos y mitocondrias al actuar como agente desacoplante. En las plantas, todo el nitrógeno inorgánico primero es reducido a NH4 • y antes de esto es incorporado dentro de formas orgánicas (Crawford. et al. 1 S93: , Hoff et al 1994 ) . . . Entonces.el NH4• es asimilado en glutamina y gluta~at~. que ~irve para translocar a · nitrógeno ~rg~nico desde sÍJs JÍJ~;,ies. La mayoría de las enzimas involucradas son ,' . -, .. ·. - . - .,,.,,. ___ ];:'· glutaíni;,a ' si~Íeta~~. • (GS), .·. gÍ~t~~~t~·. sintetasa (GOGAT, glutamina-2-oxoglutarato . -.. - '.' .. . - ., , . ¿.·.~'. .. ,¿J.•.~ o" ,o.'C '1'iriinC>transfer~sa);• y glGt~¡:;;ai~ dehidrogenasa (GDH). Cada una de estas enzimas ocurre " \ , . . . ' .. :-:~:.-:' - }/::~:;·:· ·>·:-.:~ . eíl múltiples fo~mas cie ¡~ª~enzimas codificadas por distintos genes. Estas iso-enzimas tienen el propósi~o d~'ju~ar roles en tres mayores procesos de asimilación de NH4•: Asimilación primaria de nitrógeno, reasimilación de fotorrespiración de amonio, y reasimilación de reciclado de nitrógeno (Lam et al. 1996) El NH/ no solo se genera en la reducción del N03- sino también en otros procesos metabólicos tales como la fotorespiración, el catabolismo de las proteínas o la fijación del nitrógeno molecular. El NH4• es asimilado inicialmente como glutamina. Lea y Miflin (1974) (citados por Azcon-Bieto y Talan, 1996), encontraron que las plantas asimilaban el NH4 • mediante dos reacciones consecutivas. Primero, el NH4 • es incorporado en una molécula de glutamato formándose glutamina, dicha reacción, que consume una molécula de ATP, es catalizada por la enzima glutamina sintetaza (GS). L - Glutamato + NH/ + ATP ___. L- Glutamina + ADP +Pi 51 A continuación, la enzima gl~tama'to sintetasa (Gogat: glutamina: _ 2-oxoglutarato amidotransferasa) cata liza la fransferenciá reductiva del grupo a mido de la glutamina al C-2 de 2-oxoglatarato, produciéndose dos moléculas de glutamato: L-Glutamina + 2-0xoglutarato + 2 Fdreal (o NADH) • 2 L-Glutamato + 2Fd ax (o NAO•¡ Al conjunto de estas reacciones se les denomina via GS-GOGAT o ciclo de la g/utamato sintetasa. La GS de las plantas superiores tiene una masa molecular de entre 320 y 360 kDa, y esta constituida por ocho subunidades de 38 a 45 kDa. Se pensaba que el N~_/ era -~~imHado, por.; las plantas mediante la aminación reductiva directa del 2-oxoglÚtar~tO. ,con Ía.éonslguiente formación de glutamato. Sin . embargo, .en 1974, Lea y MÍflin (citados por Azcon~Bieio yTalon, .1996) encontraron que .~.t· .. .:._-:__;,~:~;·_-...,:_ .. . '-.-:'é_-:_-o:_-:· .,_'o'.;..'" _!¿(_:!-_'_·--:: -~-- -·--; ,--;-;·. <: primero i el NH4 • es Uncóf porado en Jná ~01écJ1~ Ci~. d1utaniato .. A c6nunuación , 1a < enfimá ,gluta~~to ~i~te!a~~·· cataliza la transf~re_Í1,ci~ redudiva d~I grupo ~mido de la ·-~ glÚamina, produciéndóse dos molécula~ de glatámató (Azéorí y Talan, 19SS). ~-·.:==-:::.='""n~·===~~-------------- 52 2.6 Fuentes de nitrógeno Cruz-Pizarro (2000) menciona que las fuentes de nitrógeno más frecuentemente · utilizadas en el medio de cultivo son: NH4N03, KN03, y Ca(N03)2 .. Tomando la : '.· .: ·_ ·.'-'. :',.:·.: . -: -:·:-, .~:·" .. - - ., "·· clasificación señalada por Dougall (1982), en' 1~ .que· toma como base las diferentes > fdrmiis de nit~Ógen~ adicionado al.medio d~ ~~¡tivo~i1)'¿i NO~< ::is 'ª ú~ica fuente. 2) NQ3" ;é:~;.tL~=~~~~t;¡f ln~~·1~f~tifil!~!:~:.:~:;~'.:::.~:;~7~ )~~:~r~Íi~a,'V~01in~?y áddC> glut~mi~~. ~()~~;d~;:~~6 qÚe estos últimos pueden llegar a inhibir . ._·,¿· J, ~- -:~·:- -~)-: .'. -_, ¡ _ .;- .'.'::!.;: 'vX€i1'~r~6imieht~} laa~tividad de. la nitrato-reductasa. A este respecto, Arnold et al. (1975); ' '" ~_:: . - .,.' . ' .... ; . ;_ -" " '.'~rA'~ff~,:~1 ~1;;._ci99B)i Bergman et al. (1997) afirman que la fuente de nitrógeno tiene X'particular importancia debido a que influye en el crecimiento y morfogénesis en el cultivo ': ;/frí yitro,,por lo que encontraron que a una baja relación NH4•/ N03 - incrementa la materia i seca del explante. Bird et al. (1997), trabaja~~n · cori' 'dif~~entes fuentes de nitrógeno y mostraron ··marcados efectos en el creciml~nt~ d~ HS"teclpiens, ambos, ácido glutámico y amonio . • .,..,_ . ,.):.: .<__ -:i:: /_';/;:·-,::~----~;l. ~'.;tr:f...:~i-;:·'.: >.':->~--;: ; como fuentes;_ de. nitrógeno;'.: aportaron. la producción de nuevos brotes en una ,. . - ._ ,,·. -· .·, ---·-· - ····<¿;-;-_- .. ·,,· '-. :~concentración de 1.7mM., EnCámbÍo/nl urea ni nitrato fueron capaces de sostener la viabilidad a esta conCEintraciÓr( EJ mismo autor menciona que especies de Halophila crecen mejor con ácido glutámlco como fuente de nitrógeno _-· ·- ; -,,· ~ 53 2.7 Otras fuentes de nutrición mineral Además de los elementos mayores, las plantas contienen. una gran variedad de elementos en varias formas químicas. Particularmente el nitrógeno, azufre y calcio, están . presentes como parte de la estructura orgánica. Otros minerales pueden estar presentes , solo porque son absorbidos de forma no selectiva que tienden a acumularse como ·:¡.,'• '; ;. sustáncias ióríicás disueltas o almacenadas, tales como el selenio, estroncio, sodio y ' :<¡:A.< ;_;:.;·:·.;;;?:::J: •.;; .. -· .,..~, · ... ;.' ·,~·· ... ·,·2~;<~~~o; 1 1os elementos en su forma soluble, ya sean libres o unidos de manera .. '~~¡~~ct~r~(~ ~ornpuestos esenciales, realizan otra función al c~mtrib~fr a los pot~nciales '.'.~~~'.¿;íccis:, ~7'. por consiguiente, ayudar a desarrollar la p;esiÓ~ de. turgencia que se ••:·ri.~C'E!'io'ita par~ mantener la forma y velocidad de crecimiento, así como para mantener detefl'ninados movimientos dependientes de la presión (Sallsbury y Ross, 1994) 2.7.1 Calcio En condiciones naturales, este elemento abunda en las plantas. Las soluciones nutritivas suministran suficiente calcio, pero recientemente se ha encontrado que las plantas se desarrollan de manera optima con bajas concentraciones de calcio, siempre que se tengan algunos ajustes en el medio nutritivo. Las altas concentraciones de calcio, que tienden a precipitar muchas sustancias, pueden ser importantes al impedir los efectos tóxicos de otras sales que podrían estar presentes en exceso (Bidwell, 1979). 54 El calcio es importante en la síntesis de pectina de la lámina media de la pared celular. También esta involucrado en el metabolismo o formación del núcleo. y las mitocondrias. Es un elemento de extraordinaria importancia para la ma.yoría de las plantas por lo que una reducción severa determina el deterioro y m~erte _de esta's. El calcio solo es útil en funciones catalíticas menores, involucrándose como -~cti~~dor de unas cuantas enzimas (Bidwell, 1979). Las deficiencias de calcio afectan a las regiones meristemáticas del tallo las hojas y la raíz que, con facilidad mueren tempranamente; se detienen la mitosis, con lo que las hojas jóvenes presenta.n malformaciones, quedando con los extremos curvados hacia atrás, las raíces son pardas y cortas, las hojas muestran clorosis marginales hasta la necrosis (Marti~~z. 19SS). 2.7.2 Potasio Este elemento es requerido en abundancia por las plantas, a pesar de que al parecer no tiene una función estructural en las plantas, pero desempeña numerosos papeles catalíticos. El potasio se enlaza ionicamente con el piruvato quinasa, que es esencial en la respiración y metabolismo de carbohidratos (Bidwell, 1979) La forma de absorción del potasio por la planta es la de catión monovalente (K.). El incremento de acidez tiende a bajar la disponibilidad de estos cationes ya que Jos hidrogeniones interaccionan con la capacidad de intercambio catiónico y, además, los 55 protones compiten con el transporte· de los. ione·s metálicos por la raíz. La máxima disponibilidad se encuentra en el rango de 6 .. 5 - 7.5 de pH; por encima, decae por competencia de los iones Ca++ (Martínez, 1995). .. :- El requerimiento de grandes cantidades de potasio; parece ser. el que tenga una afinidad pequeña con las proteínas y se requiera e~\~~ g~an-conc~ntración para mantener. los complejos proteína- K' a concentraciones/~ptim~¿ 'para la actividad enzimática. Claramente, el potasio tiene un importante p~pel co~o r~g~lador osmótico. La deficiencia en potasio afecta a procesos como la respiración, la fotosíntesis, la síntesis.de clorofila y el contenido en agua de las hojas. La máxima concentración se h.alla en la~ zonas . meristemáticas y en la activación de enzimas involucradas en la formaCión de enlaces peptídicos (Martinez, 1995). La deficiencia de potasio generalmente se manifiesta con una clorosis tipicamente moteada de las hojas maduras que luego se distribuye a las jóvenes. Los hábitos de crecimiento en roseta son típicos por deficiencia de potasio, e incluso achaparramiento. Otras consecuencias son la reducción del crecimiento caulinar, el debilitamiento del tallo y la baja resistencia a patógenos (Bidwell, 1979). Lumsden et al. (1990) realizó estudios sobre el efecto de la nutrición mineral en el crecimiento y multiplicación de planteles de Hemerocal/us y De/phinium cultivados in vitro. Emplearon diferentes fuentes para analizar la asimilación del POl-, NOJ- y K', encontrando que la concentración del POl y el NOJ- decrece con el incremento en el número de plantas por tubo. Por el contrario, la asimilación de K• no parece seguir el 56 ··- . . ' - ··- ' ,, . mismo comportamiento, su asimilación continua con el incremento en el número de planteles, y la asimilación por planta qUedó' 'mas o menos constante, indicando que no hUbo limita~ión por la asimilación indiviciJ~1 de las plantas igual que con alto número de plantas ~ar tubo. ~oncluyero~,q~~ el ~>~~ metabolizado o utilizado con menor rapidez que los demás nutrientes estUdiados. 57 11 MATERIALES Y MÉTODOS 3.1 Ubicación del experimento La investigación se realizó el laboratorio de cultivo de tejidos de Ja Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, dependiente de Ja Universidad Nacional Autónoma de México, en el municipio de Cuautitlán lzcalli, Estado de México. 3.2 Material vegetal Se empleó como explante cormillos de Gladiolus sp, previamente obtenidos de cormillos cultivados in vitro en el laboratorio de cultivo de tejidos de esta Facultad. La preparación y separación de los explantes se hizo bajo condiciones asépticas, sobre cajas de petri previamente esterilizadas, colocándolos en tubos de ensaye que contenían el medio de cultivo con la concentración de nitrógeno para cada tratamiento (10 mi. por tubo). Todo esto se llevó a cabo dentro de una cámara de flujo laminar horizontal con el fin de conservar las condiciones de asepsia. 3.3 Medio de cultivo Para la solución nutritiva se empleó, como base, el medio Cruz-Pizarra (2000), manteniendo en su establecimiento una concentración de nitrógeno con las fuentes nutrimentales de NH4N03, de KN03, y de Ca(N03)2 4H20, conservando como fuente 58 - d.e 13mo~io uni~mente la prim~ra, v~riando la proporción NQ3":NH4 ~ dé acuerdo a cada tratamiento (Cuadro 5). Cuadro 5: Medio de cultivo Cruz-Pizarro (2000). Las fuentes de nitrógeno . fueron modificadas para los cinco tratamientos, y se conservó para el tratamiento 6 (testigo). Compuesto químico PM µM ó mM mg.L"1 NH.N03* 80 2.50 mM 200 Ca(N03)2 4H20* 236 2.50 mM 590 KH2P04 136 1.25 mM 170 MgS04 7H20 246 1.50 mM 369 KN03* 101 2.50 mM 252.5 FeS04 7H20 278 0.09 mM 25 Na Edta 380 0.10 mM 38 MnS04H20 169 5 ¡1M 0.84 -·------ HJB03 62 100 µM 6.1 Na2Moo.2H20 242 1 µM 0.24 ZnS04.5H20 287 30 ¡1M 8.6 cus0.5H20 249 0.1¡1M 0.0000249 >---- CoCl 26H20 238 0.1¡1M 0.0000238 Mio-inositol 180 0.55mM 100. Tiamina 337 0.29µM 0.1 Piridoxina 205 2.44¡1M 0.5 Ac. Nicotínico 123 4.07µM 0.5 BA 225 2.22µM 0.5 AIB 203 0.49¡1M 0.1 Agar 6000 Azúcar 60000 Fuente: Cruz-Pizarra, (2000). •Adicionado, en diferentes concentraciones, para la determinación de mejor proporción. 59 3.4 Condiciones ambientales Las condiciones ambientales en el cuarto de cultivo fueron controladas, con una temperatura de 27ºC .:!: 1º C, manteniendo un fotoperiodo de 16 horas luz por 8 de obscuridad, con una intensidad luminosa de 47 µmol m·2 s·1 3.5 Brotación y proliferación de los explantes Después del establecimiento del experimento se procedió a obtener las muestras a partir de 45 días después de la siembra, considerando las variables . de estudio propuestas. Las observaciones se realizaron cada tercer día, por un periodo de 90 días. 3.6 Variables de estudio 1. Formación de brotes: A partir del explante, considerado como nuevo brote cuando se puede observar una brotación adventicia bien diferenciada a partir del nuevo cormillo. Estableciendo el promedio por tratamiento. 2. Número de cormillos neoformados: Contando su número y estableciendo su promedio por tratamiento. 60 3. Formación de hojas: A partir de los nuevos brotes; se considera hoja cuando se observa la formación de lámina foliar bien diferenciada del nuevo brote. Contando su número y estableciendo su promedio por tratamiento. 4. Longitud de las hojas formadas: Medidas en centímetros a partir de la base de la misma. Obteniendo su promedio por tratamiento a lo largo de todo el experimento. 5. Presencia de raíces y número de raíces formadas en los brotes: Obteniendo el promedio correspondiente por tratamiento. 6. Longitud de rafees: Medidas en centímetros, obteniendo su promedio por tratamiento a lo largo de todo el experimento 7. Diámetro ecuatorial de los cormillos neoformados: Medidas en mm, obteniendo su promedio por tratamiento. De cada una de las variables se obtuvo su promedio por unidad experimental y por tratamiento a lo largo de todo el tiempo que duró el experimento. 61 3.7 Diseño experimental y análisis estadístico El diseño experimental utilizado fue un completamente al azar, teniendo un total de seis tratamientos, siendo el factor de estudio el nitrógeno, utilizando ·como fuentes el NH4NOa en una solución de 80 g Lº1 a un nivel de 2.5 mM. pai~ to~o~'los:iiatamientos, el KNOa en una solución de 101 g Lº1, a tres niveles (2.~, 5'.6.· .,/;:5)} Y_.el. Ca(NOa)2 4H20, a tres ~ivE!les (1.25,2.5,y 5.0), (cuadro 6), con 20 repetici~ne~ po'(trn¡amiento, da.nd~ un iotal de 120 unidades experimentales (U.E). La unidad experi~éntal estuvo constituida por un tubo de ensaye, el cual contenía el medio con su tratamiento y 'explanié correspondiente. Cuadro 6. Tratamientos con las tres fuentes de nitrógeno empleadas y sus diferentes niveles en mM. TRATAMIENTC NH4NOa Ca(NOa)2 KNOa NOa· NH/ RELACION Nitrógeno (mM) 4H20 (mM) (mM) (mM) (mM) Noa·:NH4• Total (mM) 1 2.5 o o 2.5 2.5 1: 1 5 2 2.5 1.25 o 5 2.5 2:1 7.5 3 2.5 1.25 5 10 2.5 4:1 12.5 4 2.5 2.5 7.5 15 2.5 6:1 17.5 5 2.5 5 7.5 20 2.5 8:1 22.5 6 2.5 2.5 2.5 10 2.5 4:1 12.5 El tratamiento seis se consideró como testigo, adicionando las fuentes de nutrientes reportadas en el cuadro 5. 62 Para todos los tratamientos· se tomó como medio de cultivo, lo reportado en el - . ' . cuadro 5, con las variaciones en las c~ncentraciones' reportadas ~n el cuadro 6. Se realizó elanálisisde vari~nz~ correspondi~nt~:Y la comp~ración de medias para •. presentaron.·· diferencias · ~i~nifi~tiSas~ , En este trabajo se ha utilizad~ el diseño completamente al azar, puesto que el materi~I que s~· ~só fue tomado de un cultivo in vitro con condiciones homogéneas con medio ambiente controlado, y solo variaron las fuentes y concentraciones de nitrógeno del . medio de cultivo. A este respecto, Martínez-Garza (1988) menciona que, un caso especial de los diseños experimentales ocurre cuando el material de ensayo es suficientemente . homogéneo; . se tiene que todas las unidades experimentales reúnen prácticamente las mismas características, de modo que el efecto de un tratamiento sobre la variable bajo estudio, es el mismo, independientemente de la unidad experimental donde se mida. Además, las condiciones de desarrollo en laboratorio garantizan la homogeneidad del experimento. Fundamentado también por lo que menciona Steel y Torrie, (1986): El diseño completamente aleatorio es útil cuando las unidades experimentales son esencialmente homogéneas, es decir, cuando la variación entre ellas es pequeña y agruparlas entre bloques seria poco más que un proceso aleatorio. Este es el caso de muchos tipos de experimentos de laboratorio en los que una cantidad de material esta completamente mezclada y luego se divide en porciones pequeñas para formar las unidades experimentales a los cuales se les asignan los tratamientos en forma aleatoria. 63 En plantas cultivadas in vitro, donde se tiene mayor homogeneidad de las condiciones de cultivo, uno de los cr.iterios que se. siguen por investigadores del Colegio de Postgraduados es el de establecer un ·número de unidades experimentales que sean necesarias, y entre más se incremente el número de repeticiones, se reduce el error experimental, por lo que se vuelve mas precisa la prueba. Loma de la (1982) menciona ' '· .·- que: La repetición sistemáÍica de las parcelas que reciben tratamientos análogos en una experiencia reduce, en general, el error.típico y el error probable y, por tanto, el error e~perime~_tal, ~s d~cir, la variabilidad aj~na a '1a propia experiencia. Al aumentar el número de repeti~icm~~ es ma~or la p~~ci~iÓn del experimento, porque la media de un conjunto de ,~ . -- . - "" -; ·- .. ' . - . ', --: ' v~riant~~ :~s t~nt'd;;.né~ ¡;¡~d~~ 'c~ant~ mayor es el número de dichas variantes, es decir, -;_;~· q~~ un:' promedio merece mas confianza a medida que.el número de observaciones de qd~: pr~c~de es más grande. Desde lue~o, cuanto mayor sea el número de repeticiones, más grandes serán las probabilidades de obtener resultados ajustados a la realidad. Por lo menos debe establecerse un número de repeticiones lo bastante elevado para poder asegurar una buena determinación de la media y de la desviación típica. El uso de un número adecuado de repeticiones esta respaldado por consideraciones importantes de tipo estadístico y las razones de que se dispone para dicho uso son sumamente sólidas; los datos experimentales en que se apoyan son claramente significativos. Una de las consideraciones más fundamentales es que la estimación de la variabilidad debida al azar, o sea, a causas desconocidas, debe basarse en un número suficiente de grados de Independencia. Si se cuenta con un número demasiado reducido de grados para el error experimental, el valor de la relación F que se requiere para que la variación producida por el factor en estudio se pueda considerar como significativa. es relativamente grande, lo 64 que impedirá apreciar diferencias que realmente existan entre los tratamientos correspondientes; es decir, -el experimento adolecerá de poca sensibilidad. Esto ocurrirá también al aplicar la prueba de t, pues si el número de grados de independencia para el error experimental es· pequeño, la media cuadrática o variación de dicho error, que es cociente de dividir I~ suma de cuadrados atribuible al mismo por el número de grados de independencia, será grande, y el límite de significación de cualquier diferencia entre las producciones totales o los promedios de los tratamientos será tan elevado, que pocas diferencias resultarán significativas estadísticamente. Para este experimento, en particular, se consideró un tubo de ensaye como unidad experimental y como repetición para cada tratamiento, pues las condiciones de cultivo in vitro permiten el estudio de cada una de las variables en un solo tubo; aquí todos los explantes son iguales por provenir de una clonación, por lo tanto, se esperan comportamientos homogéneos en el experimento y tal condición de homogeneidad en el material experimental, permite que cada tratamiento puede ensayarse con el número de repeticiones que se desee. Al ser las unidades experimentales de tamaño pequeño, permiten concentrar un número mayor de ellas en un espacio reducido, y con ello se mantiene un mayor control de las variables de estudio en un mayor número de repeticiones. Steel y Torrie, (1986) menciona que una unidad experimental, es la unidad de material a la cual se le aplica un tratamiento. Cuando se mide el efecto de un tratamiento, se mide en una unidad de muestreo, cierta fracción de la unidad experimental. La unidad de muestreo puede ser la unidad completa_ El mismo autor sostiene que a medida que el número de repeticiones aumenta, las estimaciones de las medias poblacionales, esto es, las medias observadas de los tratamientos, se hacen más 65 . . . . . precisas. En ciertos tipos de experimentos, la repeticiém es un medio/de aumentar el l,·,," alcance de la inferencia ,de un e~perimento:·l..a repetició~'nos permiíe agrupa~ unidades experimentales de acuerdo 6cml~ i~~p~~~¡~;~~~~~~d~ ~n ausencia de tratamientos. El ••. ' ' :c;C\ <, J;:o<'', · · ·M.~•"¡ número de tratamientos 1'ifeciá la precisión éie' un experimento y el número de repeticiones necesarias para un grado deprecisión dado por ejemplo, si aumentamos el número de tratamientos y mantenemos constante el número de repeticiones para cada uno, entonces aumentamos el tamaño del experimento y el número de grados de libertad para la estimación de ci. El número de repeticiones puede reducirse si no se requiere un aumento de precisión. Por otra parte, si mantenemos constante el tamaño del experimento, entonces un mayor número de tratamientos implica menos repeticiones de cada uno de ellos y menos grados de libertad para estimar cr2 , como resultado se tiene menor precisión .. El número de repeticiones debe aumentarse para lograr una precisión fijada. Todo este. razonamiento es más apropiado para experimentos pequeños, por ' ·:·'· ··,;, .·: ejemplo, con men~s de 20 gra'dos de libertad en el error. Los grados de libertad dependen ' • • L ••' del número de. iépe\16i~~~~ •. del número de tratamientos y del diseño experimental. Cuando el núr:rier~ de grados de libertad es menor a 20, bien vale la pena incrementar la precisión. Asi por ejemplo, obsérvese que t 0.025 para 5 grados de libertad, es 2.57; para 10 grados de libertad, 2.23; para 20 grados de libertad, 2.09 y para 60 grados de libertad, 2.00. el valor de t a todo nivel de probabilidad disminuye notablemente por cada grado más de libertad hasta llegar a 20; más allá de este valor, la disminución es lenta. En este experimento se usó la prueba F para comprobar diferencias reales entre los seis tratamientos, pero mejor aun, para este caso de comparaciones múltiples entre 66 medias poblaciom.1les con igual número de repeticiones para cada tratamiento, el método de Tukey es· aplicable a pares de medias y con un solo valor se puede juzgar la significanCia · ··de · ' todas las diferencias. En este caso, ·todas los pares de medias ' ' :.-·- ! •• • ~onstituye~ una familia y su tasa de error es para todas. ·.~I :~16rcritico calculado se aplica a las diferencias de todos los pares de medias, ,_. ~-'..:\~·;:.·~,~--,~~:~·>-~~~ª~de error de a = 0.05. Así en experimentación repetida. cuando todas las "/:i· ... ·medial;; poblacionales son iguales, el 5 % de las familias o conjuntos de diferencias :,•:íendrían(ir1~ o mas declaraciones de significancia falsas, y el 95 % de ellas, no se harfan declaraciones de una diferencia significante (Steel y Torrie, 1986). 67 IV RESULTADOS Y DISCUSIÓN 1. Número de brotes y número de cormillos neoformados. Los resultados muestran los promedios para estas variables, de donde se obtuvo un mayor número de brotes y de cormillos neoformados para los tratamientos 1, 4, y 6 (testigq), en los que la proporción NOa-:NH4• corresponde a 1:1, 6:1, y 4:1 respectivamente, (Figura 5 y Cuadro 7). De acuerdo con la prueba estadística de Tukey, no existió diferencia significativa entre las medias obtenidas en todos los tratamientos. El promedio general para el número de brotes formados fue de 2.76 brotes por explante, estos se desarrollaron a partir de una brotación adventicia originada en la base del cormillo. Se obtuvo un mayor número de brotes para la proporción 6:1 de NOa-:NH4• (tratamiento 4) con un promedio de 3.1 brotes por explante (cuadro 7). Similar resultado es reportado por Zlenco et al. '(~.9~~), ,'en Vítis vinífera, donde recomienda que la proporción NOa":NH4• sea modificad~'en6:1. Estos resultados se acercan a lo reportado por Abu-Qaoud et al. (1991), Gavidia y Pérez-Bermudez (1997), Cruz-Pizarro (2000), y Lucianl et al. (2000), en cultivares de pera, Digita/is, vid y ajo, respectivamente, donde se obtuvo el mayor número de brotes al Incrementar la concentración de Noa· en la proporción Noa-:NH/. 68 El menor número de brotes formados correspondió al tratamiento 2 en proporción 2:1 con un promedio de 2.4 brotes por explante, lo que representa el 77% del máximo obtenido .. Este resultado no concuerda con lo reportado por Leblay et al. (1991 ), y Lillo , •' . (1 SB9), .en .cultivares de pera y papa, donde encontraron que el mejor desarrollo de brotes ,-;fue· a bajas concentraciones de nitrógeno como Noa·, (proporción 2:1 de Noa·:NH/). Esto muestra que la concentración óptima de nitrógeno y la relación Noa·:NH4• difiere de una especie a otra. Para el tratamiento 5 con una proporción 8:1 de Noa·:NH4• el promedio de brotes disminuyo a 2.65 brotes por explante, coincidiendo con lo reportado por Kalpana et al. (1997) en cultivares de Eleusine coracana; Taylor y Staden (2001) en cultivares de Eucorriis autumnalis, mencionan que altas concentraciones de nitrógeno, por arriba de su óptimo, redujeron el número de brotes, pero en menor grado. Para la variable número de cormillos neoformados, los resultados fueron similares al número de brotes, el promedio general fue de 2.82 cormillos neoformados, y se obtuvo un mayor número de cormillos nuevos en el tratamiento 4 (proporción 6:1 Noa·:NH4•) con 3.1 · cormlllos promedio por unidad experimental. Y el menor número de cormillos nuevos para el tratamiento T2 con 0.6 cormillos nuevos promedio por explante. Estos resultados están muy relacionados con la formación de brotes, puesto que se obtuvo en general un cormfllo nuevo por cada brote. 69 Figura S. Número promedio de brotes por cormillo, y cormillos neoformados en el cultivo in vitro de gladiolo. Número promedio de brotes y cormillos noeformados en el cultivo in vitro de gladiolo . .. o E: IV EE 8 -a 2.5 ¡ >. >< 1 ; ~ 2-t ~ ~ 1.sj·· ~~ 1¡····· '- g . ~ e 0.5 f · . ~ ºU--~---·~---~---- T1 1:1 T2 2:1 T3 4:1 T4 6:1 T5 8:1 T6 4:1 Tratamientos Relación N03":NH/ De acuerdo al análisis de varianza de las variables número de brotes y cormillos ' neoformados muestra. que no se encontró diferencia significativa entre tratamientos (cuadros 12 y 13, anexo), sin embargo, se pueden observar diferencias propias para su análisis, donde se ve que altas concentraciones de nitrógeno como No3• presentaron mejor respuesta en el desarrollo de los explantes para estas variables (figura 5). Cuadro 7. Comparación de promedios para la variable número de brotes (V1) y cormillos neoformados (V2), a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo. TRATAMIENTO PROMEDIO V1 PROMEDIO V2 1 2.85a 2.85a 2 2.40a 2.50a 3 2.55a 2.75a 4 3.10a 3.10a 5 2.65a 2.70a 6 3.00a 3.05a PROMEDIO GENERAL 2.758 2.825 Valor de w en la prueba de Tukey 1.37 1.40 Todos los valores con la misma letra dentro de la columna son estadísticamente iguales, de acuerdo a la prueba de Tukey a una P de !:. 0.05 2. Número de hojas El promedio general para el número de hojas fue de 3.1 hojas por explante, con el mejor tratamiento para 6 (testigo) en la proporción 4:1 de N03":NH4• con un promedio de 4 hojas por explante. Se observó que para proporciones mayores el número de hojas disminuyó. El menor numero de hojas (2.65 por cormillo, lo que representa el 66 % del máximo valor), se presenió en el tratamiento 3 en una proporción 4:1 de N03":NH4•. Con estos resultados podemos observar que altas concentraciones de nitrógeno como nitrato dieron mejores resultados en el desarrollo de hojas por explante, sin embargo, al 71 aumentar. la concentradó~ po>~ncim~ del nivel optimo, los resultados se ven afeclados. Es posible que e~ias ¿&n~~nÍraéibne~'a'ítas de, nitrógeno hayan causado un efecto toxico <; -,:~'.~ ·:. ,,, ~L-·: ;:,F: en los expÍantes disminuye~do sl.i'número de hojas .. ' . . .. .; -· ·_, .. _; . . Lo~ resiÍt~c:fbs''ci~ I~~ J;~m~~icis obtenidos para esta variable se pueden observar ·_.:;,:<·".'.{;.e·:, ·;:y·, ~·· ;7-; ~" la Figura:6 y;°e'1'cuad.ro 8, La comparación de medias por el método::Cle:Tukey .. · .. ·,.:·;. - .''. ·,- .. muestran que río ti·~bo'i:füerencia significativa entre los tratamientos (cuadro 14,'anexo) Similares resultados se presentan en lo reportado por Cruz-Pizarro(2000)'donde el mayor mímerode hojas, en explantes de vid, se obtuvo.en la proporción 6:1 de N03· :NH/, y en mayores proporciones tendió a disminuir. Los resultados comparados con lo qüe s~ñala EÍkoni.n y Pakhomova (2000), son análogos, donde un incremento en la conc~ntr~ción'da· nitrógeno aportado como nitrato, significativamente elevo la inducción de ca_i;o~~~n.ior~o,. A este respecto Luciani et al. (2000) menciona que el uso de altos niveles de nitrógeno, aportado como nitrato, mejora el indice de multiplicación en ajo. Los tratamientos 3 y 6 difieren entre si, a pesar de tener la misma relación N03. :NH4+. (4:1). Esto se debe fundamentalmente a la fuente de nitrógeno empleada, el tratamiento 6 (Testigo) se le adiciono una concentración de 2.5 mM. de Ca(NQ3)2 4H20 y 2.5 mM de KN03 (relación 1:1 Ca++:~)como fuentes de nitrógeno, mientras que para el tratamiento 3 solo se emplearon 1.25 mM. de Ca(N03)2 4H20 por 5 mM. de KN03 (cuadro 6). 72 . Es posible que el efecto del calcio en una más alta concentración haya inhibido el efecto toxico de otras sales, tal corno lo menciona Bidwell (1979), ocasionando que el tratamiento 6 haya obtenido mayor número de hojas. Además, una reducción en la concentración de ca• determina deterioro en la planta (Bidwell, 1979) como pudo haber sucedido en el tratamiento 3. Los resultados se relacionan con lo obtenido por Lurnsden et al. (1990) en donde mensiona que el ~ es asimilado con menor rapidez que los demás nutrientes, con lo que se deduce que la concentración de este nutriente no influyó lo suficiente en los resultados. Figura 6. Número promedio de hojas formadas a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo Número promedio de hojas formadas en el cultivo in vitro de gladiolo 41 3.sf 3(~ -.··.·_ 2.5i/.: 2y 1.sf/ 11· ... ·· - - o.s1-' - - o L_. -'--+--- ._ .. , ___ -- ,_. - .. ·+-- -+-- _,,,.- T1 1 :1 T2 2:1 T3 4:1 T4 6:1 T5 8:1 T6 4:1 Tratamientos Relación N03":NH; 73 partir Cuadro 8. Comparación de promedios para la variable número de hojas (V3) a del explante en el cultivo in vitro de gladiolo. TRATAMIENTO PROMEDIO 2.90a 2 2.85a 3 2.65a 4 3.35a 5 2.85a 6 4.00a PROMEDIO GENERAL 3.10 Valor de w en la prueba de Tukey 1.55 Todos los valores con la misma letra dentro de la columna son estadísticamente igual es, de acuerdo a la prueba de Tukey a una P de_::: 0.05 3. Longitud de hojas cm. trata Para esta variable, el promedio general para todos los tratamientos fue de 1.93 por explante, con la mayor longitud de 2.98 cm promedio por explante para el miento 6 (testigo) en una proporción 4:1 de N03";NH/, seguido muy por abajo por atamientos 5 y 4 (1.89 y 1.8 cm promedio por explante, respectivamente) en rción 6:1 y 8:1 de N03":NH4+. Esto coincide con lo reportado por Abu-Qaoud et al. ) donde obtuvieron. la mayor longitud de brote para la proporción 4:1 de N03":NH4+. los Ir propo (1991 '-------·· 74 El tratamiento 1 con una' proporción 1:1,de NQ3":NH/ fue el que obtuvo el menor promedio en longitud de hojas (1.54 cm, lo que representa el 51 % del máximo obtenido. ) similar resultado reporta Abu-Qaoud et al, (1991) encontrando un mínimo desarrollo de los explantes en el medio donde la concentración de nitrógeno fue baja. Estos resultados también se asemejan a lo reportado por Gavidia y Pérez-Bermúdez (1997) en que las proporciones 1: 1 y 2: 1 de N03·: NH4 + presentaron las longitudes de hoja más bajas. Los resultados son aproximados a lo obtenido por Leblay et al. (1991) y Cruz- Pizarro (2000) donde la menor longitud la obtuvieron en una proporción 2: 1 de N03":NH4 •. A este respecto Cao .y Tibbíts (1998) mencionan que los rangos óptimos en la concentración de nitrógeno en el medio de cultivo son más amplios y altos con NQ3" que ' ·.· ,. ' con NH4 •. TambiÉ!n es Importante mencionar lo reportado por Abu-Qaoud et al, (1991) en pera, menciona· que cuando no se incluye amonio al medio, no se obtiene desarrollo de brotes. Los promedios obtenidos para la variable longitud de brotes se muestran en la figura 7 y el cuadro 9. Se encontró que los tratamientos 1, 2, 3, 4, y 5 no presentaron diferencia significativa entre sus medias para la prueba de Tukey . Sin embargo, al hacer la comparación de medias de estos tratamientos con el tratamiento 6 (testigo), se obtuvo altamente significativa para la prueba de Tukey (cuadro 15, anexo) Con respecto a brotación, número y longitud de hojas, los mas altos índices de estas variables nos aseguran una mejor proliferación de los expiantes, puesto que entre mayor es el número de hojas y su longitud, la calidad de la plantula se eleva al 75 predisponer un tallo o pseudot~llo ~as-~ígoroso y Ccin Íl1as posibilidades de aclimatación . :· . . . '"."_ ', .. · "' .. · y desarrollo en1os síguí~ni~5 estaci~s cie ~U1tivo .. A~~más, 1a mayor 1ongitud puede tener :'·' .. - . . . . ,: . . ··.. -.- ' ·:·r· como cOnsecüencia un ílúril~romaycir ~~flores ,en la planta. Nuevament~_se'obse~a que la proporción 4:1 de N03";NH4• para el tratamiento 6 dio_ los mejores resultados, no así para el tratamiento 3 con la misma proporción, se puede inferir en la posible actuación del Ca++, en una concentración mayor para el tratamiento 6, como inhibidor de toxixidad de sales (Bidwell, 1979). Figura 7. Promedio de longitud de hoja a partir _del explante en el cultivo in vitre de gladiolo. ¡· i i 1 ¡_ - ·------··-----.------------------ -¡ Promedio de longitud de hojas de gladiolo en el ! 3 2.5 .. cultivo in vitrode gladiolo :~1-:rn=-rnu-rn~íl o ---.............. -----r--------.....,,---~~-==....···· T11:1 T22:1 T34:1 T46:1 T58:1 T64:1 Tratamientos -----------···----- . _J 76 Cuadro 9. Comparación de promedios para la variable longitud de hojas (V4) a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo. TRATAMIENTO PROMEDIO 1.54a 2 1.72a 3 1.62a 4 1.80a 5 1.89ab 6 2.98b PROMEDIO GENERAL 1.93 Valor de w en la prueba de Tukey 1.13 Todos los valores con la misma letra dentro de la columna son estadísticamente iguales, de acuerdo a la prueba de Tukey a una P de::_ O.OS 4. Formación y longitud de rafees. A los 17 días, después de colocar los cormillos en el medio de cultivo, se empezó a notar la brotación de raíces en la base de los mismos para la mayoría de los tratamientos, pero se evaluó la respuesta total a los 45 días. El promedio general de ralees formadas para to.dos los tratamientos fue de 2.033 ralees por cormillo, y se obtuvo el mayor número de ralees (2.95 raíces por cormillo) para el tratamiento 6 (testigo) en la proporción 4:1 de N03":NH4', seguida por el tratamiento 3 (2.9 raíces por cormillo) en una proporción igual de 4:1 pero con diferente concentración 77 de nitrógeno (figurá 8, cUliidrC> 1o(Y 'p~ra Ía ~~ll()í br~t~c,iÓn ~e raíces.( O.SS raíces por cormillo, lo que representa 1tan;.soJo.efj8';;k deJ 1 rnáximo obtenido), se dio en el tratamiento 1 corl1a'~~~p~rci~~1::1,:~~·decir, para el mejor tratamiento con 12.5 mM de :,.-;. :;>>·,, N. total, y 5 mM d~ N tC>ta(par~ el tratarniento mas bajo. Estos resultados se asemejan a lo obtenido por Bensaddek , et al., (2001) en do.nde encontró que el aumento en la concentración de amonio causo un descenso en la .·:formación de pelos radicales, y demostraron que la mas alta producción de raíces se dio ·en una proporción de 4.81:1 de N03";NH4•. Esto se asemeja de lo obtenido por Bon et al. (1,9S8) y Cruz-Pizarro (2000) en el que altos niveles del cation nitrato dieron Jos mejores · 're~Ültados, y con similar resultado para el mínimo de raíces brotadas en el que en .'..~~neral las proporciones bajas en nitrógeno obtuvieron menor número, de. raíces. Te~iendo una diferencia altamente significativa en la comparación de medi~s (cúadro 16, anexo). La longitud de rafees tuvo un promedio general de 1.303 cm de longitud para todos los tratamientos. El promedio máximo de longitud en raíz se obtuvo para el tratamiento 6 (testigo, 2.48 cm por cormillo) en la proporción 4:1 de N03":NH/, y la menor longitud (0.3 cm por cormillo, lo que representa solo el 12 % del máximo obtenido) se registra en el tratamiento 1 con una proporción 1:1 de N03-:NH/ (figura 9, cuadro 10) Estos resultados fueron altamente significativos en la comparación de medias (cuadro 17). Es necesario hacer notar que el tratamiento 3 con una proporción 4:1 pero con diferente fuente de nitrógeno, también presento buenos resultados. 78 . Figura 8. Promedio de número de raíces formadas a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo - - - Promedio de número de ralees formadas en el cultivo in vitro de gladiolo .. .., o ~~ •:i .!! e a. - .. .. .. ~ 11 'g '* E -e a. 3¡ 1 ,. ----- --- --- -- 2.: r----------------.--- - ;: 1.5· / íl 0.51/·r=ri---- ¡= ·~~ LlJ i~ .·t o 1----- ----··-------- ---.------- T11:1 T22:1 T34:1 T46:1 T58:1 Tratamiento Relación NOJ-:NH4+ T6 4:1 Cuadro 1 O. Comparación de promedios para ta variable número de raíces brotadas IV5l v lonaitud de raíces IV6l. a oartir del exolante en el cultivo in vitro de oladiolo. TRATAMIENTO PROMEDIO V5 PROMEDIO V6 (cm) 1 0.55a 0.30a 2 1.85ab 1.31ab 3 2.90b 1.76bc 4 1.35ab 0.92ab 5 2.60b 1.05ab 6 2.95b 2.48c PROMEDIO GENERAL 2.03 1.303 Valor de w en la prueba de Tukey 1.77 1.11 Todos los valores con la misma letra dentro de la columna son estadísticamente Iguales, de acuerdo a la prueba de Tukey a una P de,::. 0.05 79 Figura 9. Promedio de longitud de raíces a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo. Promedio de longitud de raíces en el cultivo in vitro de gladiolo 2.5 2 t ~ ----·-- ----·-.. ···· -·- ------·-------- ·-- 1.5 .: LJJ-íl~ ,-rnll ; _ o l --· ·-~- ~----,-· ·-------~·--< T11:1 T22:1 T34:1 T46:1 T58:1 T64:1 Tratamientos Relación NO:>:NH4• 5. Diámetro de los cormillos neoformados. El promedio general de esta variable fue de 4.6 mm. de diámetro por cormillo neoformado a partir del explante. Esta longitud se puede considerar buena de acuerdo con lo que menciona Dantu y Bhojwani (1995), en el estudio realizado para evaluar la formación de cormos en plantas de gladiolo, donde obtuvo pequeños cormillos de 4-5 mm de diámetro después de 8 semanas de cultivo in vitro. 80 El mayor diámetro de los cormillos se obtuvo en el tratamiento 6 (testigo) con 8.45 mm de longitud por cormillo a una proporción de 4:1 de N03":NH/. Este tratamiento superó altamente ·a los deIT)áS tratamientos (figura 1 O, cuadro 11 ), al realizar la ~mparación de medias por la prueba de Tukey, fue altamente significativa (cuadro 18, -./~~~o)./ La m~nor fongitu~; de diámetro se obtuvo en el tratamiento 4 (3.15 mm de >ci;á;;Jefro p~r cormillo, fo que representa el 37 % del máximo valor obtenido), en una ' .:::::;.: .. ,··: ··. _,_ ' ·, ?FJrbpbrdóri '6:1:de NOa":NH4 •. Estos resultados se asemejan a lo reportado por Cao y ' .. , :, ;·., .. ' - - . ·-.' . . -.~: -:. - - . - Tibbits'c1998)Y,cr~z~Pizarro (2000) quienes mencionan que altas concentraciones de ·.",<.". --;;,.': •. nitr.ógenC> en su form_a NOa" da mejores resultados en la proliferación de expfantes. Figurá 1 O. Promedio de diámetro de los cormillos neoformados a partir del -explante en el cultivo in vitro de gladíolos. -·--·----··--------- Promedio de diametro de cormillos neoformados en el cultivo in vitro de gladiolos 0.9 .9 0.8 ----- ---------·-------. ------ '§ 0.7 ------------------- º ~ 0.6 --------------------- ---------- ------ tl E os rn 11 ~:: -rn--~ --rn-~-rn-~rn-~~-- = E 0.2 -- - - - - - ~ 0.1 -- - - - - - o - - - - T11:1 T22:1 T34:1 T46:1 T58:1 T64:1 Tratamientos Relación N03 ':NH/ 81 Cuadro 11. Comparación de promedios para la variable diámetro de cormillos neoformados (V7) a partir del explante en el cultivo in vitro de gladiolo. TRATAMIENTO PROMEDIO (mm) 1 3.26ab 2 3.88bc 3 4.07b 4 3.15a 5 5.17d 6 8.45e PROMEDIO GENERAL 4.66 Valor de w en la prueba de Tukey 0.66 Todos los valores con la misma letra dentro de la columna son estadísticamente iguales, de acuerdo a la prueba de Tukey a una P de.::: O.OS 82 V. CONCLUSIONES 1. Existe una respuesta diferencial al aporte de nitrógeno en diferentes concentraciones y proporciones de Noa·:NH4+ para las variables número de brotes, cormillos neoformados, número y longitud de hojas, formación y longitud de raíces, y diámetro ecuatorial de los cormillos neoformados en el cultivo in vitre de Gladiolus. 2. El mayor número de hojas y fa mejor longitud de hojas se obtuvo al aportar 12.5 mM de nitrógeno total (proporción 4:1 de NOa·:NH/, tratamiento 6) 3. El mayor número de rafees y la mayor longitud de raíces se obtuvo al aportar 12.5 mM de nitrógeno total (proporción 4:1 de NOa":NH4', tratamiento 6) 4. El mayor diámetro ecuatorial de los cormillos neoformados se obtuvo al aportar 12.5 mM de nitrógeno total (proporción 6:1 de NOa":NH4', tratamiento 6) 5. En el número de brotes y cormillos neoformados, la mejor concentración de nitrógeno total fue de 17.5 mM (proporción 4:1 de NOa":NH4•, tratamiento 4) 6. En general, para el buen desarrollo de plantas de gladiolo cultivadas in vitre, la proporción 4:1 de Noa·:NH/ (Tratamiento 6), presentó los mejores resultados con una misma proporción de los cationes ca++ y ~ (1: 1 ). 83 7. Las concentraciones. bajas de nitrógeno total en las proporciones 1: 1 y 2: 1 de N03":NH4• y conéeniraciones altas de nitrógeno total en la proporción 8:1 de N03":NH:t disminuyen la proliferación y desarrollo de los brotes de gladiolo. 8. Al emplear: a mayor concentración, el ión Ca.. en Ja fuente Ca(N03)2 4H20 influenció en el mejor desarrollo y proliferación de los brotes de gladiolo. 9. Los brotes y las hojas de gladiolos cultivados in vitre no presentaron toxicidad aparente por amonio, debido a que solo se manejo una concentración baja de NH/, (2.SmM) 1 O. La concentración de 12.5 mM de nitrógeno total, que presento una mejor respuesta a la organogénesis, corresponde al 20 % de Jo que se utiliza en otros medios con mayor aporte nutrimental. 84 BIBLIOGRAFIA Abu-Qaoud Hassan, R.M Skirvin y . F. E Below. 1991. lnfluence of nitrogen form and NH4-Nl:N03-- ratios en adventitio~s shootformation from pear (Pyrus communis) leaf explants in. vitro: Plant Cell,'Tiisue andOrgan Culture. 27: 315-319. Agüera, E., P. de.la H~ba,:A,'G. F~ntes, y J. M. Maldonado. 1990. Nitrate and nitrite . . . ' . . . . uptake and reé:tucÚon by int~Ct sunklower plants. Planta. 182:149-154 . . « ,::.· .,· >. ,·::·_;,· . -;~~:~.-/:: . . .. Amirato; P.V.; D.A Evans, W.R Sharp, Y.P. Bajaj. 1990. Gladiolus. Handbook of Plan! • icell Culture Ornamental Species. Ed. McGraw Hill, p 461-479 ' _.. . ... ~ . 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Análisis de varianza para la variable número de hojas f V. g.I. se CM Fe Ft Trat. 5 24.8 4.96 1.74518519 2.29 5% Ns error 114 324 2.84210526 3.17 1% total 119 348.8 CV= 54.38 % Ns : No significativo •• : Altamente significativo Cuadro 15. Análisis de varianza para la variable longitud de hojas f v. g.I. se CM Fe Ft ---- Trat. 5 28.1371067 5.62742133 3.72636299 2.29 5% error 114 172.15876 1.51016456 3.17 1% total 119 200.295867 CV= 63.67% Ns : No significativo •• : Altamente significativo 99 Cuadro 16. Análisis de varianza para la variable número de raíces f v. g.I. se CM Fe Ft Trat. 5 92.2666667 18.4533333 4.94285714 2.29 5% ** 1 error 114 425.6 3.73333333 3.17 1% total 119 517.866667 CV= 95.17% Ns : No significativo ** : Altamente significativo Cuadro 17. Análisis de varianza para la variable longitud de raíces f v. g.I. se CM Fe Ft Trat. 5 56.5021 11.30042 7.71883745 2.29 5% - 1 error 114 166.89662 1.46400544 3.17 1% total 119 223.39872 CV= 92.86% Ns : No significativo ** : Altamente significativo 100 Cuadro 18. Análisis de varianza para la variable diámetro de cormillos f v. g.J. se CM Fe Ft Trat. 5 3.96100937 0.79220187 1.52706258 2.29 5% Ns 1 Error 114 59.1403488 0.51877499 3.17 1% Total 119 63.1013581 CV=15.46% Ns : No significativo ** : Altamente significativo