Revista Científica UDO Agrícola Volumen
1. Número 1. Año 2001. Páginas: 56-63
Inducción
de mutantes para el color de la flor en crisantemos (Dendranthema grandiflora (Ram.) Tzvelev) mediante radiaciones gamma
Induction of
mutants in flower color of chrysanthemum (Dendranthema
grandiflora (Ram) Tzvelev) using gamma irradiation
Otahola-Gómez, Víctor; Aray, Marisol y Antoima, Yira
Departamento de
Agronomía, Escuela de Ingeniería Agronómica de
RESUMEN
Con el objetivo de
obtener mutantes en el color de las flor por efecto de la irradiación
con rayos gamma en plantas de crisantemo (Dendranthema grandiflora (Ram) Tzvelev) se realizó un ensayo en el
Laboratorio de Biotecnología y en el Invernadero del Postgrado en
Agricultura Tropical del Núcleo de Monagas de
Palabras claves: Crisantemo, mutantes color de flor
ABSTRACT
An experiment was
carried out at Biotechnology Lab and
Key words: Chrysanthemum, flower color mutants
INTRODUCCIÓN
El crisantemo (Dendranthema grandiflora (Ram) Tzvelev)
es una de las flores cultivadas más antiguas, jugando un papel
significativo en la cultura y vida tanto China como Japonesa. A pesar de las muchas especies de este
género, sólo el crisantemo morifolium se cultiva en cantidad como
flor para corte, teniendo interés por su gran valor comercial, siendo la
variación del color de la flor su máxima atracción
(Salinger, 1991). Las mutaciones
inducidas pueden ser vistas como una herramienta en el mejoramiento
genético convencional o como un potencial alternativo en ciertos
aspectos del cultivo. La mutación del cultivo también
podría ser el método de ampliar y proveer la variabilidad genética (Donini
y Micke, 1984).
Existen diferencias en la
radiosensibilidad de varias partes de la planta, la reacción de un tipo
de célula va a depender de las condiciones fisiológicas, el
tiempo de irradiación, así como de las condiciones pre y post
irradiación. La decisión sobre la dosis debe ser hecha por el
investigador de acuerdo a la parte a irradiar y el estado de desarrollo de la
misma, sobre la base del conocimiento del organismo y los objetivos del
programa (Tulmman, 1997).
Los registros
indican que el crisantemo es una de las plantas donde se ha obtenido mayor número
de cultivares a través de las mutaciones inducidas. Yamamuchi (1987)
reporta que al revisar los registros sobre los cultivares desarrollados a
través de las mutaciones inducidas encontró que del total de 272
nuevos cultivares ornamentales 106 corresponden a cultivares de crisantemo, lo
cual nos indica la importancia de esta metodología en la
obtención de cultivares mejorados.
Latado (1993) indica
que las variedades de color rosa en plantas de crisantemo son las mejores para
obtener mutantes de nuevos colores, seguidas de las variedades de color blanco,
bronce, rojo, amarillo con rojo, salmón y naranja. Asociado a esto la
selección de material para un programa de mejoramiento genético
debe tener otras características agronómicas tales como vigor,
resistencia a enfermedades y déficit hídrico, alto valor
comercial y otras.
La inducción
de mutaciones en el mejoramiento de crisantemo puede ser utilizada a
través de los métodos “in vivo” e “in
vitro”. La técnica de irradiación “in vivo”,
consiste en la irradiación de brotes enraizados, con posterior
propagación de este material en el campo, antes del florecimiento
(época de selección). Este método explora las
posibilidades de irradiación de meristemos multicelulares apicales y
axilares causando la aparición de sectores mutantes. El otro
método está basado en la irradiación seguido de cultivos
“in vitro” de
diversos tipos de explantes (pedicelos florales, hojas, pedicelos de botones
jóvenes). La característica principal de este método
consiste en la irradiación de tejidos que darán origen a yemas
adventicias (Broerjes y Van Harten, 1988).
De Jong y Custer
(1986), usaron una metodología de inducción de mutación
“in vitro” en crisantemo, utilizando mutágenos
físicos (rayos gamma). Los autores observaron modificaciones en el
florecimiento y en la producción de la variedad “Spider”
blanco comparando dos tipos de explantes (pedicelos florales y pétalos).
Matsumoto y Onozawa
(1989) utilizaron rayos gamma para inducir mutaciones “in vitro” en crisantemo, con
dosis de
Muchos trabajos han
sido realizados comparando la eficiencia de diversos tipos de mutágenos
y las dosis ideales para cada uno de ellos. La dosis óptima obtenida
para trabajos de irradiación con rayos gamma está en el rango de
Latado (1993) al
irradiar pedicelos con dosis de 0; 6,0; 8,0; 10,0 y 12,0 Gy de rayos gamma
encontró que la dosis que reduce el crecimiento de los explantes en un
50% (GR50) se encuentra cercana a 8 Gy. Al irradiar con esta dosis
encontró un promedio de 5,98% mutantes para color de la flor.
MATERIALES Y MÉTODOS
El
presente trabajo se realizó en las instalaciones del Laboratorio de
Biotecnología y en el invernadero de Postgrado, ubicados en el Campus
Juanico del Núcleo Monagas de
Se
utilizaron plantas de crisantemo de inflorescencias amarillas y el explante se
obtuvo del pedicelo floral joven (eliminando el botón floral), el
tamaño del mismo fue de
Los
parámetros evaluados fueron: porcentaje de sobrevivencia, número
de hojas y tasa de crecimiento (mm/día) de los brotes, todos evaluados a
los 7, 14, 21 y 28 días después de la siembra, bajo un
diseño estadístico completamente aleatorizado con cinco tratamientos. Los datos obtenidos
fueron sujetos a análisis de
varianza convencional, determinándose las diferencias entre tratamientos
mediante la prueba de ámbitos múltiples de Duncan con un nivel de
probabilidad de 0,05.
Una vez enraizados los brotes,
se procedió a aclimatarlos, mediante la colocación de los
explantes, inmediatamente después de sacarlos de los tubos de ensayo, en
una solución de funguicida por 15 minutos y luego sembrarlos en envases
de plástico herméticamente cerrados, utilizando vermiculita
previamente humedecida como sustrato. Se mantuvieron tapados por espacio de una
semana y posteriormente se fueron destapando en forma gradual hasta lograr su
endurecimiento. Este método permitió tener cerca del 100 % de
sobrevivencia de los brotes a excepción de los brotes provenientes de
explantes irradiados con dosis de 2,00 Krad, los cuales no sobrevivieron la
fase de aclimatación. Los brotes una vez destapados fueron fertilizados
con solución de macro y micro sales cada cuatro días y con riego diario.
Aclimatadas las plántulas, se procedió a
sembrarlas en el invernadero, utilizando para ello bolsas de polietileno de
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Sobrevivencia de los explantes
El
cuadro 1 muestra los resultados obtenidos para el carácter sobrevivencia
de los explantes de crisantemos irradiados con diferentes dosis de rayos gamma
en cada una de las fechas evaluadas, observándose que a los 7 días
después de la siembra, la dosis 1,5 Krad y el testigo sin irradiar
presentaron el mayor porcentaje de sobrevivencia. Así mismo, se
observó que los explantes irradiados con la dosis 2,0 Krad presentaron
el menor porcentaje de sobrevivencia.
Cuadro 1. Porcentaje de sobrevivencia de los explantes de crisantemos
(Dendranthema grandiflora (Ram) Tzvelev) irradiados con diferentes dosis de rayos gamma en
distintas épocas de evaluación.
|
||||
|
Dosis de Irradiación (Krad) |
Sobrevivencia
|
|||
|
7 días después de la siembra |
14 días después de la siembra |
21 días después de la siembra |
28 días después de la siembra |
|
|
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 |
98,33
AB * 86,21 C 94,44 BC 66,62
D |
81,67 B 82,76 B 88,89 B 47,22 C |
78,33 B 82,76 B 83,33 B 44,44 C |
75,00 B 79,31 B 77,78 B 41,67 C |
|
* Prueba
de ámbitos múltiples de Duncan al 0,05 de probabilidad Valores con la misma letra
indican similitud estadística sólo dentro de cada fecha de
evaluación |
||||
Para
las evaluaciones realizadas a los 14, 21 y 28 días después de la
siembra se observó una respuesta similar de los tratamientos dentro de
cada fecha, notándose que la dosis 1,5 Krad obtuvo el mayor porcentaje
de sobrevivencia, mientras que la dosis 2,0 Krad obtuvo el menor porcentaje de
sobrevivencia.
Latado
(1993), trabajando con inducción de mutaciones “in vivo”
de plantas de crisantemos del cultivar
‘Repin Rosa’ y
‘Tinsel’ blanco en la evaluación del porcentaje de
sobrevivencia no reportó diferencias significativas entre las dosis de
0,0; 0,75; 1,25; 1,75; 2,25; 2,75 y 3,25 Krad).
La
figura 1 muestra que ninguna de las dosis de irradiación utilizadas
produce la mortalidad del 50% (DL50) de los explantes de
crisantemos. Sin embargo, este parámetro puede haberse visto
influenciado por la contaminación de algunos explantes y por el hecho de
que es difícil determinar si la muerte de los mismos fue debida a la
contaminación por patógenos o debida al efecto de la
irradiación. Lata (1980), trabajando con crisantemos “in vitro”
consideró el parámetro porcentaje de sobrevivencia con
evaluación a los 18 meses y encontró que la dosis letal media (DL50)
estuvo entre los 3,0 y 4,0 Krad para la mayoría de las
variedades. Sin embargo, estas dosis fueron más altas que las utilizadas
en este ensayo. Latado (1993), trabajando con crisantemos del cultivar
‘Repin Rosa´ “in vitro” reportó que la
dosis letal media que redujo en un 50% el número de explantes que
regeneran se encontró en 1,0 Krad. No obstante, es de hacer notar que
Latado utilizó explantes más pequeños, posiblemente
más sensibles a la radiación gamma.
Número de hojas/explantes
Los
análisis de varianza para cada una de las fechas de evaluación
indicaron diferencias significativas entre los tratamientos. El cuadro 2
muestra la prueba de promedio para el número de hojas/explantes,
observándose que en la evaluación a los 7 días
después de la siembra las dosis 0,5 y 1,5 Krad tuvieron un mayor número de
hojas con respecto a las demás dosis, presentando similitud
estadística entre sí. Además se observa que los explantes
irradiados con la dosis de 2,0 Krad presentaron el menor número de hojas. Por otro lado, en la evaluación
realizada a los 14; 21 y 28 días después de la siembra la prueba
de promedio determinó que los explantes irradiados con las dosis de 1,0
y 1,5 Krad presentaron el
mayor número de hojas, siendo nuevamente la dosis 2,0 Krad la que
más disminuyó el número de hojas. La figura 2 nos muestra
que para todas las fechas de evaluación, la dosis de irradiación que
reduce en un 50% el número de hojas por explante se encuentra cerca
de 2,0 Krad. Observándose el
efecto de la irradiación cuando se utilizan dosis mayores de 1,5 Krad.
|
Cuadro 2. Número de hojas/explante de
crisantemos (Dendranthema grandiflora (Ram)
Tzvelev) irradiados con diferentes dosis de rayos gamma en distintas
épocas de evaluación. |
||||
|
Dosis de Irradiación (Krad) |
Número de hojas/explante
|
|||
|
7 días después de la siembra |
14 días después de la siembra |
21 días después de la siembra |
28 días después de la siembra |
|
|
0,0 |
3,39 B * |
6,74 C |
9,42 B |
11,27 B |
|
0,5 |
5,38 A |
8,14 BC |
9,56 B |
11,21 B |
|
1,0 |
4,06 B |
9,55
AB |
13,38 A |
15,63 A |
|
1,5 |
5,43 A |
10,81 A |
13,77 A |
15,95 A |
|
2,0 |
1,69 C |
3,63
D |
5,18 C |
7,06 C |
|
* Prueba
de ámbitos múltiples de Duncan al 0,05 de probabilidad Valores con la misma letra
indican similitud estadística sólo dentro de cada fecha de
evaluación |
||||
Otahola
(1999), trabajando con plántulas de parchita del cultivar ‘Golden
Star’ reportó que la dosis reductiva media (GR50) para
el número de hojas por plántula se encontró entre 1,5 y
2,0 Krad. Por su parte, Broertjes y
Van Harten, (1988), indican que con
exposiciones crecientes a radiaciones gamma, la frecuencia de mutaciones
generalmente se aumenta y la sobrevivencia decrece.
A
exposiciones altas se puede inducir muchos eventos mutacionales por célula, con un riesgo creciente
de que una mutación favorable sea acompañada por cambios
genéticos indeseables.
Crecimiento de los Explantes Irradiados
Los
análisis de varianza para cada una de las evaluaciones realizadas indicaron diferencias
significativas entre los tratamientos. El cuadro 3 muestra la prueba de
promedios para el carácter crecimiento de los explantes en cada una de
las fechas de evaluación, observándose que para la primera
evaluación, (7 días después de la siembra), los explantes
irradiados con la dosis 0,5 y 1,5 Krad y el tratamiento testigo presentaron un
mayor crecimiento, mientras que para las evaluaciones a los 14; 21 y 28
días después de la siembra los explantes donde se utilizó
la dosis 0,5 Krad presentaron un crecimiento más acelerado con respecto
a las demás dosis utilizadas. En todas las fechas evaluadas los
explantes irradiados con la dosis
2,0 Krad presentaron el menor crecimiento.
En
general, se observó que a medida que transcurren los días aumenta
la tasa de crecimiento, observándose sin embargo que el crecimiento de los
explantes es muy lento en los primeros días (entre 7 y 14 días)
pero después de esta fecha se produce un crecimiento acelerado de los
explantes en todas las dosis de irradiación, a excepción de la
dosis de 2,0 Krad, donde prácticamente no se observó crecimiento
de los explantes.
La
figura 3 nos muestra la determinación de la dosis de irradiación
que reduce en un 50% el crecimiento de los explantes, observándose que
la misma se encuentra entre las dosis 1,5 y 2,0 Krad a los 21 y 28 días
después de la siembra, cercana a
1,0 Krad a los 14 días después de la siembra y cercana a
0,5 Krad en la evaluación 7 días después de la siembra.
|
Cuadro 3. Tasa de crecimiento de los
explantes de crisantemos (Dendranthema
grandiflora (Ram) Tzvelev) irradiados con diferentes dosis de rayos gamma
en distintas épocas de evaluación. |
||||
|
Dosis de Irradiación (Krad) |
Tasa de
crecimiento (mm/día)
|
|||
|
7 días
después de la siembra |
14 días
después de la siembra |
21 días
después de la siembra |
28 días
después de la siembra |
|
|
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 |
0,19 AB * 0,23 A 0,13 B 0,15 AB 0,03 B |
0,15
B 0,27 A 0,03
CD 0,08
C 0,00
D |
0,28
B 0,46 A 0,22 BC 0,19
C 0,03
D |
0,63 B 0,93 A 0,56 B 0,46 B 0,01
C |
|
* Prueba de ámbitos
múltiples de Duncan al 0,05 de probabilidad Valores con la misma letra
indican similitud estadística sólo dentro de cada fecha de
evaluación |
||||
Se espera que al aumentar las dosis de irradiación disminuya el crecimiento de los explantes, sin embargo se observó que la dosis de 0,5 Krad incrementó el crecimiento de los explantes en todas las fechas de evaluación. Además en dosis altas se observó un comportamiento errático de los explantes, lo cual puede ser causado por las variaciones normales en el crecimiento de la planta o por efecto de la irradiación.
El efecto observado sobre el crecimiento de los explantes irradiados con dosis bajas se presenta con mucha frecuencia en los trabajos de inducción de mutaciones con mutágenos físicos, siendo más frecuente en el caso de explantes “in vitro”, pero también se presenta en semillas y otros materiales vegetales. Pareciera que las dosis bajas de irradiación tiene un efecto estimulador sobre algunos reguladores de crecimiento naturales de las plantas, lo cual induce un mayor crecimiento en los mismos (Otahola, 1999).
Latado (1993), trabajando con cultivos “in vitro” y utilizando dos variedades de crisantemos, encontró que para el cultivar ´Repin´ la dosis que redujo en un 50% la altura de las plantas fue la de 2,00 Krad y para el cultivar ´Tinsel´ fue de 2,25 Krad, valores mayores a los encontrados en este ensayo.
Broertjes et al
(1980) indican que la dosis letal media para el crecimiento de crisantemos en
cultivo “in vitro”
esta entre 1,0 y 2,0 Krad. Resultados muy similares a los obtenidos en este
ensayo. Sin embargo, Broertjes y
Van Harten, (1988) indican que la dosis letal media para este carácter
está por encima de 2,5 Krad.
Evaluación de mutantes
En el
cuadro 4, se muestran los resultados obtenidos en el número y frecuencia
de mutantes de color de la flor para cada una de las dosis de
irradiación, observándose que la dosis 1,0 Krad presenta un 60,00
% de mutantes de color de 18 plantas florecidas, siendo mayor que la frecuencia
de mutantes observada cuando se irradiaron los explantes con dosis 0,5 y 1,5 Krad las cuales
presentaron una frecuencia de 38,88
% y 25,00 % respectivamente y se comportaron estadísticamente iguales
entre sí. Así mismo no se observaron variaciones en el color de
los capítulos de las plantas desarrolladas a partir de los brotes que no
fueron irradiadas, lo cual hace suponer que no se presentó
variación somaclonal como consecuencia del cultivo “in vitro”
|
Cuadro 4. Número y frecuencia de mutantes en
el color de la flor en plantas de crisantemo (Dendranthema grandiflora (Ram) Tzvelev), irradiadas con
diferentes dosis de rayos gamma. |
|||||
|
Dosis (Krad) |
Plantas Evaluadas |
Plantas Florecidas |
% |
Mutante de color de la flor |
|
|
Número |
% * |
||||
|
0,0 |
30 |
24 |
80,00 |
0 |
0,00 C |
|
0,5 |
36 |
35 |
97,22 |
14 |
38,88 B |
|
1,0 |
40 |
36 |
90,00 |
24 |
60,00 A |
|
1,5 |
24 |
18 |
75,00 |
6 |
25,00 B |
|
* Letras iguales
significan similitud estadística según prueba de t student
(Sokal y Rohlf, 1969) |
|||||
Matsumoto
y Onozawa (1989) utilizaron rayos gamma para inducir mutaciones “in vitro” en crisantemo, con
dosis de
Latado
(1993), trabajando con crisantemos del cultivar ‘Repin´ rosa a
través de pedicelos florales irradiados con 0,8 Krad obtuvo una
frecuencia de 6,52% de mutantes para el color de la flor y 0,14% de mutantes de
forma irregular de una población evaluada de 690 plantas. Estos
valores confirman que existen
diferencias en los genotipos tanto en la regeneración como en la
radiosensibilidad a rayos gamma.
Es de
hacer notar que las plantas irradiadas con 0,5 y 1,0 Krad fueron las primeras
en presentar flores abiertas a partir de la octava semana, el control y la
dosis 1,5 Krad presentaron flores abiertas a partir de la novena semana.
El
porcentaje de mutantes obtenidos en el presente trabajo fue mayor que el de
Latado, aunque este autor solo seleccionó mutantes sólidos,
mientras que la mayoría de los mutantes obtenidos en el presente trabajo
fueron quiméricos. La razón principal de esto fue debido al hecho
de que Latado irradió pedicelos florales inmediatamente después
de la inoculación, mientras que en este trabajo se irradiaron brotes de
crisantemo regenerados a partir de pedicelos florales pero con un tamaño
de
Según
varios autores los cultivares de color rosa al ser irradiadas, dan origen a
un mayor número de mutantes,
seguida de los cultivares de colores: blanco, bronce, rojo, amarillo,
salmón, naranja, amarillo bronce y marrón.
CONCLUSIONES
El
mayor porcentaje de sobrevivencia de los explantes de crisantemos se obtuvo con
la dosis de irradiación de 1,5 Krad y el menor porcentaje de
sobrevivencia lo presentó la dosis de 2,0 Krad. Por otro lado, ninguna
de las dosis de irradiación utilizadas produjo la mortalidad del 50,00%
de los explantes de crisantemos.
El
mayor número de hojas por explante se obtuvo con las dosis de
irradiación 1,0 y 1,5 Krad. Además, la dosis de
irradiación 2,0 Krad redujo la formación de hojas en un 50,00%.
Sin embargo, la mayor tasa de crecimiento de los explantes se obtuvo con la dosis de
irradiación de 0,5 Krad.
Al
irradiar los explantes con 1,0 Krad
se obtuvo un 60,00 % de mutante en el
color de la flor, siendo mayor que la frecuencia obtenida en las demás dosis.
La
irradiación con rayos gamma y con dosis cercanas a 1 Krad puede ser una
herramienta muy útil en la producción de plantas mutantes en el
color de la flor de crisantemo y en la obtención de nuevos cultivares
con flores más vistosas y atrayentes hacia los consumidores
LITERATURA CITADA
Bowen, H.
J. 1965. Mutations in horticultural Chrysanthemums Radiation Botany 5 (Suppl.):
695-700.
Broertjes, C.; Koene, P and Vav Veen, J. 1980. Irradiation of
Progressive Radiation induced mutants in an mutation breeding programmed with Chrysantemum
morifolium Ram. Euphytica 29 (3): 525–530.
Broertjes, C and Van Harten, A. 1988. Applied mutation
breeding for vegetatively propagated crops.
Datta, S. K. and Man Bhawan. 1987. New
chrysanthemum cultivar induced by gamma radiation. J. Nuclear Agric. Biol 16
(4): 217-218.
De Jong, J. and Custer, J. B. 1986. Induced changes in growth and flowering
of chrysanthemum after
irradiation and in vitro
culture of pedicels and petals epidermis. Euphytica 35 (1): 137–148.
Donini, B. and Micke, A. 1984. Use of induced
mutations in improvement of vegetatively propagated crops. I.A.E.A., 305:
79– 98.
Dowrick and El-Bayoumi. 1966. The induction of
mutations in chrysanthemum using X and gamma radiation. Euphytica 15 (2):
204-210.
Gupta, M. N. and Jugran, H. M. 1978. Mutation
breeding of chrysanthemum II. Detection of gamma ray induced somatic mutation
in VM2. J. Nuclear Agric. Biol. 7: 50-54.
Lata, P. 1980. Effect of ionizing radiation on
roses: Induction of somatic mutations. Environmental and Experimental
Botany 20: 325-333.
Latado, R. 1993. Inducao e uso de mutacoes
“in vivo” e “in vitro” no melhoramento do Chrysanthemum
morifolium Ram. Dissertacao
apresentada a Escola Superior na Agricultura “Luis de Queiroz” da
Universidade de Sao Paulo, para obtecao do título e Mestre en Agronomía,
Area de Concentracao: Genética e Melhoramento de Plantas. Piracicaba. Estado de Sao Paulo, Brasil. 102 pp.
Matsumoto,
H. and Onozawa, Y. 1989. Development of nonchimaeric mutation lines through in vitro culture of florets in Chrysanthemum. Scientific Report of de Faculty of Agriculture,
Otahola, G., V. A. 1999. Radiosensibilidad de
las semillas y diferentes tipos de explantes en cultivo “in vitro” de parchita (Passiflora
edulis f. flavicarpa Deg.) a radiaciones gamma. Trabajo de
Grado para Magíster Scientiarum en Agricultura Tropical. Centro de
Estudios de Post-grado del Núcleo Monagas. 155 pp.
Roest, S. Y. and Bokelmann, G. S. 1975.
Vegetative propagation of Chrysanthemum
morilifolium Ram. in vitro. Sci.
Horticultura 3: 317-330.
Salinger, J. P. 1991 Producción comercial de flores.
Editorial Acribia, S. A. Zaragoza,
España. 324 p.
Sokal R. R. y Rohlf, F. J. 1969.
Biometría. Principios y métodos estadísticos en la
investigación biológica. Traducido por M. Lahoz León. H.
Blume Ediciones. Madrid, España. 832 pp.
Tulmann, N., A. 1997. Mutaciones en el
mejoramiento de plantas de propagación sexual. Curso Internacional de
Mutaciones Inducidas en el Mejoramiento de las Plantas, Estado Monagas, Venezuela
(s/p).
Yamaguchi, T. 1987. Mutation breeding of
ornamental plants. Bulletin of the
Página diseñada por Prof. Jesús Rafael Méndez
Natera
TABLA DE CONTENIDO DE LA REVISTA CIENTÍFICA
UDO AGRÍCOLA
