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PROPAGACIÓN in Vitro DEL VIEJITO (Cephalocereus Senilis)

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PROPAGACIÓN in Vitro DEL VIEJITO (Cephalocereus Senilis) INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA PROPAGACIÓN in vitro DEL VIEJITO (Cephalocereus senilis) INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: PROYECTO DE INVESTIGACIÓN QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO BIOTECNÓLOGO PRESENTA: ANGEL HERNÁNDEZ SORIANO DIRECTOR EXTERNO: Ing. Isaías Gil Vázquez DIRECTOR INTERNO: Dr. Germán F. Gutiérrez Hernández. México, D. F. Mayo del 2006 1 ÍNDICE 1. ANTECEDENTES DEL CULTIVO IN VITRO DE CACTÁCEAS 1 2. INTRODUCCIÓN 2 2.1. Origen de la cactáceas 3 2.2. Distribución geográfica de las cactáceas 3 2.2.1. Zona de opuntias 4 2.2.2. Zona de cereus 4 2.2.3. Zona de cactáceas epífitas 4 2.2.4. Zona de las especies de tallo globoso 4 2.3. Importancia de las cactáceas 4 2.4. Problemática de las cactáceas en México 5 2.5. Ubicación taxonómica de Cephalocereus senilis 6 2.6. Descripción botánica de Cephalocereus senilis 7 2.7. Distribución geográfica de Cephalocereus senilis 8 2.8. Propagación de Cephalocereus senilis 8 2.9. El cultivo de tejidos 9 2.9.1. Sistemas de regeneración in vitro 10 2.9.1.1. Cultivo de puntos meristemáticos 10 2.9.1.2. Proliferación de yemas axiláres 10 2.9.1.3. Iniciación de brotes adventicios 10 2.9.1.4. Cultivo de callo 10 2.9.1.5. Cultivo de células individuales y protoplastos 11 2.9.2. El cultivo in vitro como método de propagación de cactáceas 11 2.9.3. Factores que influyen en el cultivo de tejidos 14 2.9.3.1. Medio de cultivo 14 2.9.3.2. Reguladores del crecimiento 14 2.9.3.3. Explante 15 2.9.3.3.1. Edad fisiológica 15 2.9.3.3.2. Tejido u órgano del que se extrajo 15 2.9.3.3.3. Condiciones de crecimiento y estado sanitario de la 16 planta donadora 2.9.3.3.4. Tamaño del explante 16 2.9.3.3.5. Lesión 17 2.9.3.4. Condiciones de incubación 17 2.9.3.4.1. Iluminación 17 2.9.3.4.1.1. Fotoperiodo 18 2.9.3.4.1.2. Intensidad lumínica 18 2.9.3.4.1.3. Longitud de onda 18 2.9.3.4.2. Temperatura 19 3. JUSTIFICACIÓN 20 4. OBJETIVOS 21 4.1. Generales 21 4.2. Específicos 21 5. HIPÓTESIS 21 6. MATERIALES Y MÉTODOS 22 6.1. Lugar de realización 22 6.2. Periodo 22 6.3. Material vegetal 22 6.4. Establecimiento de la fase experimental 22 6.4.1. Unidad experimental 22 6.4.2. Número de repeticiones 22 6.4.3. Tipos de explante 22 2 6.5. Preparación de medio de cultivo 22 6.5.1. Formulación del medio de cultivo 23 6.6. Desinfestación de las plantas 24 6.7. Obtención y siembra de los explantes 27 6.7.1. Parámetros de evaluación 29 6.8. Establecimiento de las características del explante 30 6.9. Utilización de un nuevo método de desinfestación 30 6.10. Subcultivos 31 6.10.1. Parámetros de evaluación 31 6.11. Enraizamiento 32 7. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 33 7.1. Establecimiento de las características del explante 33 7.2. Formación de brotes en explantes 35 7.3. Velocidad de formación de brotes 38 7.4. Utilización de un nuevo método de desinfestación 39 7.5. Efecto del Ácido Giberélico 41 8. CONCLUSIONES 43 9. RECOMENDACIONES Y PERSPECTIVAS 44 10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 45 11. ANEXOS 49 3 1. ANTECEDENTES DEL CULTIVO IN VITRO DE CACTÁCEAS El cultivo in vitro se ha aplicado en muchas especies vegetales, tanto forestales como ornamentales, cultivadas, etc., abarcando a más de 40 familias diferentes (Hughes, 1987). Las cactáceas han recibido muy poca atención (Minocha y Mehra, 1974). Sin embargo, con el actual incremento de la demanda de cactáceas, se ha recurrido al cultivo de tejidos como método para producir más plantas de calidad en el menor tiempo posible. Colmas (1971), cultivó in vitro una cactácea columnar del norte de México (Fay y Graifon, 1992). Kolar et al. (1976) obtuvieron brotes adventicios a partir de callo en MammiIIaria woodsii, mientras que Mauseth (1976) estudió los efectos de citocininas y ácido giberélico sobre la estructura y metabolismo de los meristemos de Opuntia polyacantha. Corona y Chávez (1982) lograron la germinación in vitro de Echinocactus grusonii y Echinacactus polyacanthus iniciando así este tipo de estudios en México. Havel y Kolar (1983) describieron un método de obtención de explantes sin causar daño sustancial a la planta y lo probaron en 10 especies de cactáceas mexicanas. Sánchez (1993) reporta estudios en Cephalocereus senilis, logrando formación de callo pero no hubo formación de yemas. Starling (1985) realizó la propagación in vitro de varias especies de cactáceas mexicanas y puntualizó el alto potencial de proliferación logrado con esta técnica, pero también que su elevado costo impide su adopción para fines comerciales. Fay y Graifon (1992) realizaron una revisión de los estudios hechos en cactáceas y otras suculentas, algunas de las conclusiones a las que llegaron son las siguientes: a) para la propagación in vitro, los explantes más comúnmente usados son las semillas y las yemas laterales; b) Los géneros a los que se ha prestado más atención son Mammillaria y Opuntia además de las especies en peligro de extinción en donde este interés se ha intensificado en los últimos 10 años (Sánchez, 1993). Bonness et al. (1993) realizaron el cultivo de callos y células en suspensión de Cephalocereus senilis, utilizaron como explantes secciones de 1 cm de tallo, a los cuales se les removió la epidermis, el medio empleado fue Murashige and Skoog (100%) complementado con 1 mg L-1 de 2,4-D y 0.5 mg L-1 de BA y un pH de 5.7-5.8; para el cultivo de callo el medio fue solidificado con 2% (v/v) de Gelrite®. En cuanto al cultivo de células en suspensión no obtuvieron brotación. 4 2. INTRODUCCIÓN Bravo (1978) define a las cactáceas como plantas con tallos crasos, espinosos, con frecuencia de dimensiones gigantescas, carentes de hojas y de formas muy diversas como cilíndricas, columnares, esféricas y candeliformes; entre otras se encuentran los tipos globosos y columnares que son adaptaciones morfológicas que evitan la pérdida excesiva de agua durante la transpiración, otra adaptación notable es la formación de gruesa cutícula protectora de la epidermis. En las culturas mesoamericanas, las cactáceas tuvieron un papel muy importante en la vida económica, social y religiosa; incluso se menciona que influían directamente en el establecimiento de los centros de población, tal es el caso de los aztecas para fundar Tenochtitlán (Bravo, 1978). México, es uno de los países con mayor diversidad de cactáceas en el mundo, misma que ha sido sobreexplotada por los países avanzados, que comúnmente llegan a México para saquear sus recursos naturales. La carencia de una política de protección en nuestro país da como resultado la pérdida cada vez más aguda de tales recursos y que una proporción importante de las especies animales y vegetales endémicas se encuentren en peligro de extinción. Por lo que respecta a las cactáceas y especialmente aquellas con valor ornamental o que son sumamente raras, se encuentran en peligro de desaparecer debido al creciente interés de éstas como plantas de interior. Entre las especies de cactáceas apreciadas por su valor ornamental está el denominado “viejito o cabeza de viejito“, cuyo nombre científico es Cephalocereus senilis. Es una planta de tallo columnar de hasta 15 m de alto y 40 cm de diámetro, de color verde pálido y su principal característica es que en la porción del tallo producen pelos cerdosos de color gris-blanco, los cuales llegan a medir hasta 30 cm de longitud, dando la apariencia de la cabeza de una persona anciana (viejito). La Norma Oficial Mexicana (NOM-ECOL-059-94) cataloga a esta especie como Amenazada y define éste término como sigue: 5 “Una Especie y subespecie amenazada es aquella que podría llegar a encontrarse en peligro de extinción si siguen operando factores que ocasionen el deterioro o modificación del hábitat o que disminuyan sus poblaciones. En el entendido de que especie amenazada es equivalente a especie vulnerable “ 2.1. Origen de las cactáceas Las cactáceas son plantas originarias de América. Gibson y Nobel (1986) señalan que son de Sudamérica, aunque en este punto se tienen divergencias, dado que, otros autores como Forrest, citado por Bravo (1978), opinan que las cactáceas constituyen una familia muy bien definida y por esta razón sólo deben haber tenido un único centro de distribución y un sólo periodo evolutivo y asevera que éste centro podría estar situado en México. En contraste Backeberg, citado por Bravo (1978), supone que existen dos centros de diversificación que podrían ser, uno situado al norte del continente y otro al sur. Ésta teoría se basa en que los géneros sudamericanos son en su mayoría distintos a los de América del Norte, ambos alcanzaron un desarrollo análogo y las zonas cactológicas se encuentran materialmente separadas por el istmo de Panamá, cuyo clima impide la progresión de los géneros de un lugar a otro. Lo que si se tiene claro en cuanto al origen de las cactáceas es que surgieron en los trópicos y que a través de sus adaptaciones han logrado sobrevivir en las zonas áridas. 2.2. Distribución geográfica Las cactáceas se distribuyen principalmente en América, desde la provincia de Alberta, Canadá, hasta la Patagonia, Argentina; sin embargo, también las podemos encontrar en otras regiones del mundo, tal es el caso de Rhipsalis que se ha localizado en determinados sitios de África tropical; en un principio se consideraba que estos géneros eran autóctonos de la zona, pero después se concluyó que fueron llevados de América por aves migratorias (Bravo, 1978).
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