Biotechnology applied to the genetic improvement of citrus rootstocks. Development of a protocol for micropropagation and adventitious regeneration for use in generating salt toleran mutant lines

Abstract

Los cítricos son uno de los principales cultivos a nivel mundial, pero su producción se ve reducida por diferentes tipos de estrés. Entre ellos, la salinidad es el que probablemente causa un mayor impacto, principalmente en zonas áridas y semiáridas que son las zonas principales de producción de cítricos. La mejora de patrones de cítricos mediante métodos tradicionales se encuentra limitada por factores relacionados con su biología reproductiva. Como alternativa, el desarrollo de herramientas biotecnológicas como la mutagénesis, en combinación con el cultivo de tejidos, deberían ser consideradas como valiosas estrategias para abordar la mejora genética de estas especies. En el presente trabajo, se ha desarrollado por primera vez un protocolo simple y eficaz de micropropagación, a partir de material adulto, de tres importantes patrones de cítricos. Si bien existen diferencias debidas al genotipo, fueron indispensables, para la multiplicación de los explantos, medios con alta concentración salina, como DKW o MS, y diferentes combinaciones de BA y GA o BA y AD. Durante la fase de enraizamiento, la adición de auxinas ha sido esencial, si bien mientras que en Macrophylla, los mejores resultados se obtuvieron con combinaciones de IBA e IAA, en Naranjo amargo y Cleopatra, se obtuvieron con IBA y NAA. La aclimatación de los explantos fue casi del 100% para todos los patrones estudiados. Este protocolo podría ser usado para la producción de plantas de patrones de cítricos certificadas y como fuente de material aséptico y genéticamente homogéneo para estudios de comportamiento frente a diferentes estreses y para su uso en programas de mejora genética mediante mutagénesis o transformación. La evaluación del comportamiento de los cultivos en campo bajo condiciones salinas es realmente complicada debido a la variabilidad de la salinidad y a la importante interacción que se produce con otros factores ambientales. El cultivo de tejidos ofrece una alternativa eficaz para el estudio de los mecanismos implicados en la tolerancia a la salinidad, ya que proporciona una respuesta relativamente rápida en un ambiente controlado. Se analizó la respuesta a la salinidad de explantos de Macrophylla en proliferación o en enraizamiento. La tasa de crecimiento de los explantos disminuyó con el aumento de la concentración de NaCl en el medio de cultivo en los dos tipos de explantos. A nivel fisiológico, la concentración total de clorofila disminuyó de manera significativa con la sal, y este efecto fue más significativo en los explantos enraizados. Para contrarrestar el daño por la sales, los explantos respondieron mediante la síntesis y acumulación de sustancias osmoprotectoras como prolina y glicina betaína. La concentración de Na+ y Cl- en los explantos de Macrophylla aumentó de manera significativa con la salinidad, pero los niveles fueron más altos en los explantos en proliferación. Los resultados obtenidos sugieren que los importantes daños sufridos en los explantos se deben principalmente a la toxicidad celular de los iones salinos, principalmente al Cl-. Se ha desarrollado un sistema eficiente de organogénesis in vitro, para explantos nodales adultos de Macrophylla y Naranjo amargo, que podría ser utilizado para la introducción de variación genética a través de transformación o mutagénesis. El protocolo fue optimizado variando la concentración de los reguladores del crecimiento, las condiciones de incubación, el medio basal y el tipo de explanto usado. La adición de BA (2-3 mg/l) y el periodo de inducción en oscuridad (3-4 semanas) fueron indispensables para la regeneración de los explantos y el tipo de explanto o el medio basal tuvieron una gran influencia. Los mejores resultados fueron obtenidos con segmentos nodales, frente al uso de segmentos internodales, y la eficiencia organogénica fue superior cuando se utilizaron explantos de la zona apical del brote.