Inducción de mutaciones mediante radiaciones gamma de (Passiflor edulis Simvar. edulis)

Abstract

Passiflora edulis Sims var. edulis- gulupa, es una especie exótica de las frutas de la pasión, considerada como promisoria en el mercado nacional e internacional por sus características organolépticas de sabor y aroma, ocupando el segundo lugar de las pasifloras a nivel de exportación en el país. Actualmente este cultivo se está viendo afectado por la incidencia de plagas y enfermedades, causando pérdidas significativas en la producción y limitando considerablemente la exportación. En esta investigación se evaluó la variabilidad genética producida por las radiaciones gamma Co60 en plantas in vitro de gulupa mediante caracteres fenotípicos, citogenéticos y moleculares; en donde plántulas de gulupa procedentes del material in vitro de investigación del laboratorio de cultivo de tejidos- Departamento de Biología fueron utilizadas con el fin de iniciar un programa de mejoramiento genético en este frutal con la alternativa de inducción de mutaciones. Seis dosis de irradiaciones gamma (10, 20, 30, 40 50 y 60 Gy) fueron empleados con el objeto principal de establecer la curva de radiosensitividad en esta especie frutal a partir de segmentos nodales como explantes. La evaluación de la eficiencia de la mutación estuvo determinada por la medición de la dosis letal media (DL50), está se determinó en la dosis de 50 Gy. En las dosis de 10, 20 y 30 Gy se observó una buena capacidad de multiplicación de brotes, la cual fue homogénea y presentó los mayores índices de sobrevivencia. De las variables fenotípicas evaluadas, el coeficiente de multiplicación (CM) y el vigor de las plantas, arrojaron diferencias significativas frente al control para todos los tratamientos en las evaluaciones realizadas, aunque se encontró una similitud en la respuesta CM en los tratamientos mutagénicos después de seis semanas de evaluación. Por otro lado, se observo un hábito de crecimiento de forma roseta, la cual fue notoria en las dosis de 50 y 60 Gy. En general se asume que estos caracteres fenotípicos evaluados en condiciones in vitro no permiten la selección de un material vegetal con óptimas propiedades agroeconómicas. Los análisis citogenéticos de las plántulas irradiadas y no irradiadas lograron detectar variabilidad genética, observándose aneuploidías de 26, 27, 28, 29 y 30 cromosomas y algunas fragilidades en todos los tratamientos mutagénicos. También se evaluó el daño del ADN cloroplástico mediante el conteo de cloroplastos en cada célula guarda; los resultados mostraron diferencias numéricas y morfológicas por encima del 50%, observándose variaciones entre 4 - 7 cloroplastos por célula guarda en las dosis evaluadas. En ambos estudios no se presentó correlación del daño con un tratamiento específico. De igual manera la caracterización citogenética en las plántulas de gulupa in vitro (control) mostró la presencia de 28 cromosomas y seis cloroplastos en cada célula guarda. Estos resultados difieren considerablemente con los reportes citológicos de las especies cultivadas en Brasil, Australia y Hawaii, poniendo en manifiesto que se está propagando una especie diferente de gulupa en Colombia. Por otra parte los análisis moleculares mediante marcadores RAM mostraron patrones electroforéticos que distinguieron los tratamientos irradiados frente a los controles. Los marcadores RAM fueron altamente reproducibles para los seis “primers” utilizados, observando que el primer CCA fue el que mejor esclareció la variabilidad inducida mostrando el más alto nivel de polimorfismo con relación a los otros. Sin embargo la naturaleza azarosa de la radiación hace que el resultado no sea el mismo para otro estudio. / Abstract. Passiflora edulis Sims var. edulis- gulupa is an exotic passion fruit, which it is considered a promissory crop in the national and international markets for its organoleptic characteristics of taste and aroma, putting in second place of the passiflora species exported in the country. Actually this crop has been affected by pests and disease incidence causing significant yield loss and limiting its exports. In this research the genetic variability generated by gamma rays using 60Co on in vitro plants of gulupa was evaluated through phenotypic, cytogenetic and molecular characters; in where gulupa plants from researched in vitro material of the tissue culture laboratory – Department of Biology was used with the purpose to start a plant breeding program with the mutation induction alternative. Six doses of gamma irradiation (10, 20, 30, 40 50 y 60 Gy) were used with main goal to establish the radiosensitivity curve in this fruit from nodal segment as explants. The evaluation of mutation efficiency is determinate by the median lethal dose (LD50), it was found in the 50 Gy dose. A good proliferation of buds in the 10, 20 y 30 Gy doses was observed, which they had homogenous growth and also presented the higher survival values. Of the phenotypic characters evaluated, the multiplication coefficient and the vigour in plants produced significant differences in comparison with the control in all treatments, although the answer of CM was similar in all mutagenic treatments after six weeks of evaluation. On the other hand a rosette form was observed as a kind of growth different of control, which it was common in the 50 and 60 Gy doses. In general we assumed that these phenotypic characters evaluated on in vitro condition didn’t allow the selection of plant material with ideal agro-economic characteristics. The cytogenetic analysis of irradiated and non irradiated plants detected the genetic variability, showing aneuploidies of 26, 27, 28, 29 y 30 chromosomes and some fragilities in all mutagenic treatments. Also the damage of chloroplast DNA was observed through the count of chloroplast in each guard cell; the results showing numerical and morphologic differences above of 50%, and several chloroplasts among between 4-7 in all doses evaluated. In both studies the damage observed wasn´t correlated with a specific treatment. Of the same way the cytogenetic characterization of in vitro gulupa (control) showed 28 chromosomes and six chloroplast in each guard cell. These results are considerably different with the reports of species cultivated in Brazil, Australia and Hawaii, putting evidence that a different gulupa species is propagated in Colombia. On the other hand the molecular analysis through RAM markers showed electroforectic patters that distinguished the irradiated treatments with relation to control. The RAM markers were highly reproducible for six primers used, showing that the primer CCA was the best primer to clarify the induced variation from other ones. Although the random nature of radiation makes that result won’t be the same for others studies.