Optimización De Metodologías De Poliploidización Para Potenciar El Vigor La Productividad Y La Calidad En Especies Agrícolas

Abstract

La poliploidización artificial tiene variados usos en mejoramiento genético vegetal, pero a pesar del enorme potencial de la técnica, ésta no ha sido muy utilizada. Recientemente su uso ha adquirido un nuevo impulso, debido a que la poliploidía, entre otros efectos, induce un aumento significativo en el tamaño de los órganos. La técnica ha sido usada en frutales (cítricos, 3 / 80 pomáceas, vides y otras 3 especies), hortalizas (cebollas, papas), plantas forrajeras (gramíneas y leguminosas), ornamentales (más de 24 especies) y plantas medicinales y aromáticas (10 especies), pero en todos los casos, para el logro de los objetivos se han usado distintas técnicas, diferentes agentes poliploidizantes y variados explantes. La poliploidización es una técnicas que podrían potenciarse significativamente si es usada en combinación con otras técnicas, particularmente, con el cultivo de tejidos in vitro. El proyecto propuesto, tiene por objeto crear una metodología de poliploidización masiva, que pueda ser usada en diferentes especies, con el objeto de ofrecer nuevas posibilidades para el fitomejoramiento, emulando lo que ha ocurrido con la mutagénesis, la cual ha adquirido un nuevo impulso a partir de su utilización en conjunto con técnicas de cultivo de tejido. El proyecto planteado es innovador porque hace uso de técnicas preexistentes como la embriogénesis somática, el cultivo de células en medios líquidos, el uso de agentes poliploidizantes aplicados in vitro y el uso de la citometría de flujo, para desarrollar una metodología estandarizada para inducir masivamente la poliploidización. Además, se propone el uso de tres especies modelo, como son el kiwi (Actinidia spp.), el tomate (Solanum spp.) y la alstromeria (Alstroemeria spp.), que son especies con las que la mayoría de los participantes del proyecto están familiarizados y en las cuales existen programas de mejoramiento genético en marcha, lo que permitiría un rápido escalamiento de la metodología propuesta. Solución Propuesta La poliploidización inducida en especies vegetales cultivadas se ha abordado, hasta ahora, caso a caso y, por lo tanto, para cada especie se han desarrollado procedimientos específicos, en los cuales se han utilizado diversos explantes, distintos agentes inductores de poliploidia y diversas dosis y tiempos de exposición al producto. Esto se ha traducido en resultados inciertos, poco reproducibles y, en la mayoría de los casos, en la obtención de un bajo número de poliploides sólidos. La solución que proponemos consiste en desarrollar un método estandarizado, basado en el cultivo de tejidos in vitro, que haga uso de células únicas con potencial de diferenciación en plantas completas (embriogénesis somática) para evitar la obtención de mixoploides, en conjunto con el uso del cultivo de células en biorreactores, lo que permitiría la obtención de un gran número de individuos poliploides que serán identificados mediante citometría de flujo. El método propuesto será aplicado a tres especies modelo (kiwi, tomate y alstroemeria) para probar que la metodología que se desarrolle tiene una aplicación universal. La idea no es desarrollar un solo protocolo que sirva para cualquier especie, sino que desarrollar un método sistemático que, haciendo uso de metodologías conocidas, posibilite la generación masiva de poliploides útiles para el mejoramiento genético. La metodología propuesta difiere significativamente de las técnicas usadas hasta ahora para la inducción de poliploidía y podría estimular significativamente el uso de esta técnica en los programas de fitomejoramiento genético existentes en Chile y en el extranjero. Principales Resultados y Destinatarios Los productos esperados, son los siguientes: (i) Protocolos para 4 / 80 la inducción de callo embriogénico y/o embriogénesis somática en tres especies modelo (kiwi, tomate y alstroemeria); (ii) Protocolos para la inducción de poliploides, que contemple, dosis y duración de la exposición a los agentes poliploidizantes; (iii) Protocolos para seleccionar las células poliploidizadas usando citometría de flujo; y, (iv) Protocolos que permitan acoplar la embriogénesis somática, la inducción de la poliploidización, el método de selección de las células poliploides y la multiplicación masiva de las células poliploidizadas bajos sistemas de cultivos de células en biorreactores, conducentes a la formación de plantas completas. Los destinatarios finales de estos productos son los programas de mejoramiento genético que existen a nivel mundial y, en Chile, para (i) los programas de mejoramiento genético que realiza el Instituto de Investigaciones Agropecuarias; (ii) para los Consorcios Tecnológicos que se dedican a la producción de nuevas variedades de frutas, hortalizas y papas; y, (iii) para las empresas de semillas que realizan mejoramiento genético en Chile (trigo, maíz, papas, lupino, quinoa, etc.). El Consorcio BioFrutales S.A., por ejemplo, tiene interés en aplicar la tecnología en especies como vides de mesa, cerezos, arándanos y portainjertos de vides; la Universidad de Chile, desarrolla un programa para el mejoramiento genético del kiwi donde la poliploidización se ve como una técnica muy promisoria; la empresa Pinto PIGA Seeds, esta particularmente interesada en usar la poliploidía para desarrollar portainjertos para tomates; y, una empresa japonesa esta interesada en usar la poliploidía para desarrollar nuevas variedades en alstroemeria. La metodología que se desarrollará es patentable y se espera que, en los 24 meses que dura el proyecto, se cuente con un procedimiento establecido y con un estudio realizado que permita decidir si el método diseñado es o no patentable.