Biotecnología Vegetal (E-Journal - Instituto de Biotecnología de las Plantas. Universidad Central Marta Abreu de Las Villas)
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Formación de callos en Gossypium barbadense L. cultivar 'MSI' a partir de segmentos de hoja de semillas germinadas in vitro
Get PDFGossypium barbadense L.) has a high economic value and potential for industrial exploitation. The objective of this research was to determine the effect of different concentrations of 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and ascorbic acid in callus formation of cotton cultivar 'MSI'. The initial explant was leaf segments of plants obtained from seeds in vitro germinated. Six 2,4-D concentrations (2.26, 4.52, 6.76, 9.05, 11.31 and 13.57 µM) and three of ascorbic acid (30, 60 and 90 mg l-1) were tested in culture medium in independent experiments. The percentages of total callus formation and callus with embryogenic appearance were evaluated, as well as the degree of oxidation of phenolic compounds using a scale designed for this purpose. The addition of 11.31 µM 2,4-D achieved 60% of total callus formation and 50% of callus with embryogenic appearance. The presence of oxidation of phenolic compounds was totally eliminated in the culture medium with 60 mg l-1 ascorbic acid. The use of 11.31 µM 2,4-D and 60 mg l-1 ascorbic acid in culture medium increased up to 90.33 and 88.05% the percentages of total callus formation and callus with embryogenic appearance, respectively.El algodón (Gossypium barbadense L.) tiene un alto valor económico y potencial para la explotación industrial. El objetivo de esta investigación fue determinar el efecto de diferentes concentraciones de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y ácido ascórbico en la formación de callos del cultivar de algodón 'MSI'. El explante inicial fueron segmentos de hoja de plantas obtenidas de semillas germinadas in vitro. Se probaron en medio de cultivo seis concentraciones de 2,4-D (2.26, 4.52, 6.76, 9.05, 11.31 y 13.57 µM) y tres de ácido ascórbico (30, 60 y 90 mg l-1) en experimentos independientes. Se evaluaron los porcentajes de formación de callo total y de callo con apariencia embriogénica, así como el grado de oxidación de compuestos fenólicos mediante una escala diseñada para tal fin. La adición de 11.31 µM de 2,4-D logró un 60% de formación total de callo y un 50% de callo con apariencia embriogénica. La presencia de oxidación de los compuestos fenólicos se eliminó totalmente en el medio de cultivo con 60 mg l-1 de ácido ascórbico. El uso de 11.31 µM de 2,4-D y 60 mg l-1 de ácido ascórbico en el medio de cultivo incrementó hasta 90.33 y 88.05% los porcentajes de formación de callo total y callo con apariencia embriogénica, respectivamente
Escalado de la producción de bioproducto de origen microbiano obtenido por fermentación estática
Get PDFThe development of bioproducts with agricultural applications requires that the results obtained at the laboratory level can be scaled up. The objective of this work was to scale the production of a microbial based bioproduct obtained by static fermentation of a mixed culture. A mixed batch culture was carried out with a mixture of molasses and whey in water as sources of nutrients and inoculum. The global growth kinetics were estimated through the biomass as well as the variations of pH and ºBrix. Based on the results, a laboratory scale-up (5 liters) and a pilot plant scale (24, 200 and 2100 liters) were carried out. The microbial biomass increased over time, the pH and ºBrix decreased. The values were adjusted to a second order polynomial model, with regression coefficients R2 0.8. Both pH and ºBrix showed a significant negative correlation with biomass and between them. The pH and ºBrix could be used as indicators to monitor the development of the fermentation and to control the product. The fermentation process can last between 7 and 10 days. With the design conceived and maintaining the proportions of raw materials, it was possible to scale the production process of the microbial based bioproduct from the laboratory to the pilot plant. The characteristics of the bioproduct measured through the pH, ºBrix, color and odor indicators were preserved.El desarrollo de bioproductos con aplicaciones agrícolas se requiere que los resultados obtenidos a nivel de laboratorio puedan escalarse. El objetivo de este trabajo fue escalar la producción de un bioproducto de origen microbiano obtenido por fermentación estática de un cultivo mixto. Se realizó un cultivo discontinuo mixto con una mezcla de melaza y suero de leche en agua como fuentes de nutrientes e inóculo. Se estimó la cinética de crecimiento global a través de la biomasa así como las variaciones del pH y ºBrix. A partir de los resultados se realizó un escalado de laboratorio (5 litros) y otro de planta piloto (24, 200 y 2100 L). La biomasa microbiana se incrementó en el tiempo, el pH y los ºBrix decrecieron. Los valores se ajustaron a un modelo polinómico de segundo orden, con coeficientes de regresión R20.8. Tanto el pH como los ºBrix mostraron una correlación negativa significativa con la biomasa y entre ellos. El pH y los ºBrix se podrían utilizar como indicadores para monitorear el desarrollo de la fermentación y para el control del producto. El proceso de fermentación puede tener una duración entre 7 y 10 días. Con el diseño concebido y manteniendo las proporciones de materias primas se logró escalar el proceso de producción del bioproducto de origen microbiano desde el laboratorio hasta planta piloto. Se conservaron las características del bioproducto medidas a través de los indicadores pH, ºBrix, color y olor
Efecto de la inoculación de microorganismos solubilizadores de fosfato y hongos micorrícicos arbusculares en plantas de Eugenia dysenterica crecidas en diferentes sustratos
Get PDFPhosphate solubilizing microorganisms (PSM) and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) represent alternative strategies to reduce the cost and increase the production of cagaita (Eugenia dysenterica) seedlings associated with different substrates. This study aimed to assess the effect of inoculating PSM and AMF in different substrates for cagaita (Eugenia dysenterica) culturing. The experiment was installed with a completely randomized design, using a 4 × 2 factorial scheme, with four inoculation treatments (PSM, AMF, PSM + AMF, and Control – absence of inoculation), and two soils substrates (pure sandy substrate and mixed substrate). The substrates and microorganism had influence in cagaita seedling growth. The pure substrate conferred better performance of plant growth parameters. In this substrate, cagaita seedlings had higher stem diameter, shoot fresh and dry weight, root volume and root dry weight. The cultivation of seedlings in pure substrate inoculated with AMF and PSM provided greater Mo content in the leaves. The higher root volume of cagaita seedlings was obtained with the inoculation of PSM. A sandy substrate seems to be the most adequate for the cultivation of cagaita seedlings. In addition, co-inoculation provides higher Fe, Mg, and K content in the leaves, as this work showed.Los microorganismos solubilizadores de fosfato (PSM) y los hongos micorrízicos arbusculares (HMA) representan estrategias alternativas para reducir el costo y aumentar la producción de plántulas de cagaita (Eugenia dysenterica) asociadas a diferentes sustratos. Este estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto de la inoculación de PSM y HMA en diferentes sustratos para el cultivo de cagaita (Eugenia dysenterica). El experimento se instaló con un diseño completamente al azar, utilizando un esquema factorial 4 × 2, con cuatro tratamientos de inoculación (PSM, HMA, PSM + HMA y Control - ausencia de inoculación), y dos sustratos de suelo (sustrato arenoso puro y sustrato mixto). Los sustratos y microorganismos influyeron en el crecimiento de las plántulas de cagaita. El sustrato puro propició un mejor desempeño de los parámetros de crecimiento de las plantas. En este sustrato, las plántulas de cagaita presentaron mayor diámetro de tallo, masa fresca y seca de brotes, volumen de raíz y masa seca de la raíz. El cultivo de plántulas en sustrato puro inoculadas con HMA y PSM proporcionó mayor contenido de Mo en las hojas. El mayor volumen de raíces de plántulas de cagaita se obtuvo con la inoculación de PSM. Un sustrato arenoso parece ser el más adecuado para el cultivo de plántulas de cagaita. Además, la coinoculación proporciona un mayor contenido de Fe, Mg y K en las hojas, como mostró este trabajo
Protocolo para la detección rápida de Fusarium oxysporum f. sp. cubense raza 1 en banano
Get PDFFusarium wilt of banana is a typical vascular wilt disease caused by Fusarium oxysporum f. sp. cubense. The genetic improvement program of the crop needs tools that allow the quick detection of fungal phytopathogen. The objective of this work was to establishment a simple detection protocol of F. oxysporum race 1 in Musa spp. samples by polymerase chain reaction (PCR). The principal related aspects in this protocol are the sampling, fungal in vitro culture, quick DNA extraction method, PCR protocol, electrophoresis separation of PCR products, and general considerations during the work.La Marchitez por Fusarium del banano es una enfermedad típica de marchitamiento vascular causada por Fusarium oxysporum f. sp. cubense. Los programas mejoramiento genético del cultivo para el manejo de la enfermedad necesitan de herramientas que faciliten la detección rápida del hongo fitopatógeno. El objetivo de este trabajo fue establecer un protocolo sencillo de detección de F. oxysporum raza 1 en muestras de Musa spp. basado en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Los principales aspectos relacionados en este protocolo son la toma de muestra y cultivo del hongo, el método rápido de extracción del ADN, el protocolo de PCR, la separación por electroforesis de los productos del PCR y los cuidados generales para el trabajo
Formación de callos en Anthurium magnificum Linden
Get PDFAnthurium magnificum Linden is a very popular ornamental plant due to its beautiful foliage. In this species, traditional propagation methods are not practical for its large-scale production, and there are no studies in the scientific literature on its in vitro culture. The objective of this work was to achieve the formation of callus in Anthurium magnificum Linden. For this, the effect of different concentrations of 2,4-D and two types of explant (leaf sections and petiole sections) was evaluated. The results showed that the highest percentages of callus formation were obtained in the petiole sections with 100% in all treatments. The foliar sections showed lower percentages of callus formation in relation to the petiole. The callus formed from both explants were translucent, with a watery appearance and a yellowish-white color, characteristics that are evidence of non-regenerable callus. However, plants were regenerated from callus formed from petioles sections. It was shown that it is possible to form callus in this species. In this sense, the highest percentage and growth of callus were reached when sections of petioles and 0.3 mg l-1 2,4-D in the culture medium were used. This research constitutes the first scientific report on the in vitro culture of this species.Anthurium magnificum Linden es una planta ornamental con gran popularidad debido a su hermoso follaje. En esta especie los métodos de propagación tradicionales no resultan prácticos para su producción a gran escala, y no se encuentran estudios en la literatura científica sobre su cultivo in vitro. Este trabajo tuvo como objetivo lograr la formación de callos en Anthurium magnificum Linden. Para ello, se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de 2,4-D y dos tipos de explante (secciones foliares y secciones de pecíolos). Los resultados mostraron que los mayores porcentajes de formación de callos se obtuvieron en las secciones de pecíolos con un 100% en todos los tratamientos. Las secciones foliares mostraron menores porcentajes de formación de callos en relación con el pecíolo. Los callos formados a partir de ambos explantes fueron traslúcidos, de apariencia acuosa y coloración blanco-amarillenta, característica que son evidencia de callos no regenerables. No obstante, los callos formados a partir de secciones de pecíolos lograron regenerar plantas. Se demostró que es posible formar callos en esta especie. En este sentido, el mayor porcentaje y crecimiento de los callos se alcanzó cuando se emplearon secciones de pecíolos y 0.3 mg l-1 de 2,4-D en el medio de cultivo. Esta investigación constituye el primer informe científico sobre el cultivo in vitro de esta especie
Efecto de diferentes medios de cultivo en el crecimiento y la actividad antifúngica de Bacillus pumilus CCIBP-C5
Get PDFPlantains and bananas are crops that require abundant fertilization and are affected by numerous pests and diseases, including black Sigatoka. Previous studies demonstrated the potential of the Bacillus pumilus CCIBP-C5 strain to control black sigatoka and stimulate the growth of Musa sp. Several studies are still required to develop a bioproduct based on this strain. First of all, it is required to establish the fermentation technology. For this reason, this research aims to determine the effect of different culture media on the growth and antifungal activity of Bacillus pumilus CCIBP-C5. For this, two culture media made with industrial by-products were used, in which the growth kinetics of the strain and the effect of culture filtrates (CF) on the growth inhibition of Pseudocercospora fijiensis were evaluated. The bacterial strain was able to grow in both media and inhibition of fungal growth was observed in all FCs. The FC obtained in Soy-Chitin Broth produced greater growth inhibition compared to the FC obtained in Soy-Molasses Broth. It is concluded that the Soy-Chitin Broth culture medium could be the most indicated for the elaboration of a bioproduct from B. pumilus CCIBP-C5 for the control of black Sigatoka.Los plátanos y bananos son cultivos que requieren abundante fertilización y son afectadas por numerosas plagas y enfermedades, entre ellas la Sigatoka negra. En estudios previos demostró el potencial de la cepa Bacillus pumilus CCIBP-C5 para el control de la Sigatoka negra y estimular el crecimiento de plantas de Musa sp. Aún se requiere de varios estudios para desarrollar un bioproducto a base de esta cepa. En primer lugar, se requiere establecer la tecnología de fermentación. Por ello, en esta investigación se propone como objetivo determinar el efecto de diferentes medios de cultivo en el crecimiento y la actividad antifúngica de Bacillus pumilus CCIBP-C5. Para ello, se emplearon dos medios de cultivo elaborados con subproductos industriales, en los cuales se evaluó la cinética de crecimiento de la cepa y el efecto de filtrados de cultivo (FC) en la inhibición del crecimiento de Pseudocercospora fijiensis. La cepa bacteriana fue capaz de crecer en ambos medios y se observó inhibición del crecimiento fúngico en todos los FC. Los FC obtenidos en Caldo Soya-Quitina produjeron mayor inhibición del crecimiento respeto a los FC obtenidos en Caldo Soya-Melaza. Se concluye que el medio de cultivo Caldo Soya-Quitina pudiera ser el más indicado para la elaboración de un bioproducto a partir de B. pumilus CCIBP-C5 para el control de la Sigatoka negra
Biotecnología en Plinia sp: necesidades y perspectivas para un grupo desatendido de especies frutales
No full textPlinia species comprise a group of underrated fruit trees native to the South and Central American neotropics. Their fruits have high potential as a nutraceutical food and to the medicinal industry. However, among the 80 accepted species, less than a dozen are cultivated. In this review, the state-of-the-art of the genetic diversity and the techniques of vegetative propagation of Plinia spp. was updated. Therewith, it is intended to encourage further studies for genetically disentangle the taxonomic classification the species, and the development of propagation protocols towards the establishment of commercial plantations. Establishing commercial orchards of Plinia species may open new markets for this fruit crop, but the absence of breeding programs and superior quality seedlings hinder such endeavors. The main outcomes of this study are the need of using molecular approaches for solving the taxonomic uncertainties among Plinia species and micropropagation protocols to overcome the difficulties concerning to the vegetative propagation of this species.Las especies de Plinia comprenden un grupo subestimado de árboles frutales nativos de los neotrópicos de América del Sur y Central. Sus frutos tienen un alto potencial como alimento nutracéutico y para la industria medicinal. Sin embargo, entre las 80 especies aceptadas, se cultivan menos de una docena. En esta revisión, se actualizó el estado del arte de la diversidad genética y las técnicas de propagación vegetativa de Plinia spp. Con ello, se propondrá impulsar nuevos estudios para dilucidar genéticamente la clasificación taxonómica de la especie y el desarrollo de protocolos de propagación hacia el establecimiento de plantaciones comerciales. El establecimiento de plantaciones comerciales de especies de Plinia puede abrir nuevos mercados para este cultivo de frutas, pero la ausencia de programas de mejoramiento genético y plántulas de calidad superior obstaculizan tales esfuerzos. Los principales resultados de este estudio son la necesidad de utilizar enfoques moleculares para resolver las incertidumbres taxonómicas entre las especies de Plinia y los protocolos de micropropagación para superar las dificultades relacionadas con la propagación vegetativa de esta especie
Selección in vitro de líneas transgénicas de soya obtenidas de embriones somáticos transformados con Agrobacterium tumefaciens
Get PDFAlthough genetic transformation in Glycine max has been intensively investigated, the process remains ineffective. In the present work, for the first time, the in vitro selection of transgenic lines of soybean variety Incasoy-27 is addressed. From somatic embryos transformed withAgrobacterium tumefaciens strain EHA105, the regeneration of three lines of supposedly transformed plants that showed resistance to phosphinothricin 6.0 mg l-1 was achieved. GUS histochemical analysis demonstrated stable expression of the uidA gene in leaves of two plant lines. Subsequently, the presence of the bar and uidA genes in two regenerated lines was confirmed with the polymerase chain reaction; while in the third line the band referring to the uidA gene was found but it was not possible to demonstrate the presence of the bar gene. In conclusion, is possible to in vitro select transgenic lines of soybean variety Incasoy-27, with expression of the uidA and bar genes in the genome of the transformed plants and 0.30% efficiency.Keywords: bar gene, Glycine max, glufosinate, genetic transformationAunque la transformación genética en Glycine max ha sido intensamente investigada, el proceso sigue siendo ineficaz. En el presente trabajo se aborda por primera vez la selección in vitro de líneas transgénicas de soya cultivar Incasoy-27. A partir de embriones somáticos transformadoscon Agrobacterium tumefaciens cepa EHA105, se logró la regeneración de tres líneas de plantas supuestamente transformadas que mostraron resistencia a la fosfinotricina 6.0 mg l-1. El análisis histoquímico GUS demostró expresión estable del gen uidA en hojas de dos líneas de plantas. Posteriormente se confirmó con la reacción en cadena de polimerasa, la presencia de los genes bar y uidA en dos líneas regeneradas; mientras que en la tercera línea se encontró la banda referente al gen uidA pero no fue posible demostrar la presencia del gen bar. En conclusión, es posible la selección in vitro de líneas transgénicas de soya cultivar Incasoy-27, con expresión de los genes uidA y bar en el genoma de las plantas transformadas y 0.30% de eficiencia.Palabras clave: gen bar, Glycine max, glufosinato, transformación genétic
Optimización del medio de cultivo y las condiciones de fermentación para la producción de un biofertilizante a base de Azotobacter chroococcum
Get PDFIn Cuba, a biofertilizer has been developed based on a nitrogen fixer Azotobacter chroococcum strain. This work aimed to optimize the culture medium and the fermentation conditions for industrial scale. First, tests in the shaker were carried out and then in a fermenter. In each case an experimental validation was performed. For the optimization of the culture medium, a central composite design was used to adjust response surfaces. A 23 factorial design with equidistant star points and six repetitions in the center of the plan. A total of 19 experimental runs were performed, with three repetitions determined. As a response variable, cell growth was determined by optical density λ = 540 nm (OD540). To optimize microbial growth based on agitation speed and air flow, a 7.5, liter with a factorial design 22 was used, taking OD540 as the response variable. With the means of optimized cultivation a growth of 2-4 x 109 UFC ml-1 was obtained that allow to increase the content of bacterial biomass together to the use of a speed of agitation and good flow of air. The new conditions allowed to reduce the time of fermentation at 10 hours, less than 20 to 22 hours used in the production scheme. In addition, 40%, 50% and 20% respectively, of carbon, nitrogen and phosphorus sources were reduced.En Cuba se ha desarrollado un biofertilizante a base de una cepa de Azotobacter chroococcum, fijadora de nitrógeno. Ante la necesidad de estandarizar su escalado industrial este trabajo tuvo por objetivo optimizar el medio de cultivo y las condiciones de fermentación. Se realizaron ensayos a escala de zaranda y luego en fermentador. En cada caso se realizó validación experimental. Para la optimización del medio de cultivo, se aplicó un diseño factorial 23 con puntos estrellas equidistantes y seis repeticiones en el centro del plan, para ajustar superficies respuesta. Se realizaron un total de 19 corridas experimentales, con tres repeticiones cada una y se determinó la ecuación de regresión. Como variable respuesta se determinó el crecimiento celular por densidad óptica λ=540 nm (DO540). Para optimizar el crecimiento microbiano en función de la velocidad de agitación y el flujo de aire se empleó un fermentador de 7.5 litros con un diseño factorial 22, tomando como variable respuesta la DO540. Con el medio de cultivo optimizado se obtuvo un crecimiento de 2 – 4 x 109 UFC ml-1, que unido al empleo de una velocidad de agitación y flujo de aire óptimo permiten incrementar el contenido de biomasa bacteriana. Se redujo el tiempo de fermentación a 10 horas con respecto a las 20 a 22 horas que se empleaban en el esquema de producción. Se redujo el 40%, 50% y 20% respectivamente de las fuentes de carbono, nitrógeno y fósforo
Empleo de suspensiones celulares embriogénicas y radiaciones Gamma fuente 60Co en la mutagénesis in vitro de banano cv. ‘Manzano’ (Musa AAB)
Get PDFThe in vitro induction of mutations combined with somatic embryogenesis increases the efficiency of mutagenic treatments. This work was carried out with the aim of determining the effect of 60Co source Gamma radiation on embryogenic cell suspensions of banana cv. 'Manzano' (Musa AAB). Different doses of radiation (30, 40, 50, 60, 70 and 80 Gy) were applied to embryogenic cell suspensions in the multiplying phase and subsequently subcultured to culture media for the formation, maturation and germination of somatic embryos. A non-irradiated control was used. Subsequently, the regenerated plants were transferred to the greenhouse for their acclimatization. At 45 days, survival and phenotypic variations were evaluated. According to the weighted mean of the variables included, it was possible to select 40 Gy as the most effective dose (GR50 and LD50), based on the variables number of germinated somatic embryos and survival percentage. The results of this study allow us to know the range of radiosensitivity for the application of Gamma radiation from a 60Co source that can induce improved characters of agronomic interest in banana cv. 'Manzano' to be used in genetic improvement programs. La inducción de mutaciones in vitro combinada con la embriogénesis somática aumenta la eficiencia de los tratamientos mutagénicos. Este trabajo se realizó con el objetivo de determinar el efecto de las radiaciones Gamma fuente 60Co en suspensiones celulares embriogénicas de banano cv. ‘Manzano’ (Musa AAB). Se aplicaron diferentes dosis de radiación (30, 40, 50, 60, 70 y 80 Gy) a suspensiones celulares embriogénicas en fase de multiplicación y posteriormente se subcultivaron a medios de cultivo para la formación, maduración y germinación de los embriones somáticos. Se empleó un control sin irradiar. Posteriormente, se trasladaron las plantas regeneradas a casa de cultivo para su aclimatización. A los 45 días se evaluó la supervivencia y las variaciones fenotípicas. De acuerdo con la media ponderada de las variables incluidas se logró seleccionar 40 Gy como la dosis más efectiva (GR50 y la DL50), a partir de las variables número de embriones somáticos germinados y porcentaje de supervivencia. Los resultados de este estudio permiten conocer el rango de radiosensibilidad para la aplicación de radiaciones Gamma fuente 60Co que pueda inducir caracteres mejorados de interés agronómico en banano cv. ‘Manzano’ para ser empleados en programas de mejora genética