Julio 2017

REPORTE DE PROYECTO

PRODUCCIÓN DE PLANTAS DE CAÑA DE AZÚCAR IN VITRO

CONADESUCAComite Nacional para el DesarrolloSustentable de la Caña de Azúcar

ContenidoINTRODUCCIÓN

PROBLEMÁTICA

DESCRIPCIÓN

PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PLANTAS DE CAÑA DE AZÚCAR

RESULTADOS

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

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6

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Av. Insurgentes Sur 489 Piso 12, Col. Hipódromo Condesa, Del. Cuauhtémoc, Ciudad de México, C.P. 06170, Tel.: (55) 38 71 83 00 ext. 20031

REPORTE DE PROYECTO

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La micropropagación a través del cultivo in vitro para el cultivo de la caña de azúcar, ha demostrado ser una alternativa y herramienta de gran beneficio

para la producción de semillas de calidad

INTRODUCCIÓNUna alternativa para obtener plantas rejuvenecidas, genéticamente homogéneas y libres de plagas y enfermedades, es el uso de las técnicas de Cultivo de Tejidos Vegetales (CTV). En caña de azúcar, mediante técnicas de micropropagación o clonación de plantas in vitro, se puede llegar a tener un suministro de material vegetal de manera constante, a diferencia de la propagación vegetativa convencional, que es de naturaleza estacional.

La micropropagación ha permitido la rápida multiplicación de nuevas variedades, el rejuvenecimiento de variedades deterioradas y la facilitación del transporte de material vegetal (Lal et al., 2014). Sawant et al. (2014) mencionan que la micropropagación de caña de azúcar aumenta la productividad en campo (hasta 25%) y el rendimiento en azúcar por unidad de super�cie. Estas ventajas han permitido la explotación comercial de la micropropagación en la industria azucarera a nivel mundial (Pandey et al., 2011). Actualmente los avances biotecnológicos han permitido hacer de la micropropagación en caña de azúcar una técnica rentable.

La micropropagación no es más que la utilización de distintas técnicas para la multiplicación de plantas in vitro, y tiene como premisa que las plantas resultantes del proceso sean fenotípica y genotípicamente similares a la planta que les dio origen. Además, se han alcanzado elevadas producciones en espacios reducidos, con un incremento en el valor y la calidad del producto como consecuencia de la obtención de plantas libres de enfermedades y garantiza mejorar las condiciones sanitarias de las plantaciones, incrementando su productividad (Castro, F. 1996).

INTR

ODUC

CIÓN La comercialización de plantas micropropaga-

das se simpli�ca debido a la �exibilidad en la forma del producto, las facilidades en la trans-portación y embarque, y la posibilidad de brindar producción durante todo el año.

Por otra parte, las enfermedades de la caña de azúcar constituyen uno de los principales factores negativos para la producción azucarera en México y el mundo. Por tal motivo, es de suma importancia dominar y resolver la situación �tosanitaria de las plantaciones cañeras para estar en condiciones de prevenir o reducir las pérdidas ocasionadas por enfermedades en las cosechas (Chinea, 2000).

La micropropagación a través del cultivo in vitro para el cultivo de la caña de azúcar, ha demostrado ser una alternativa y herramienta de gran bene�cio para la producción de semillas de calidad, la introducción de nuevas variedades o la renovación rápida por otras ante problemas sanitarios, proporcionando una solución más e�ciente a las di�cultades que presentan otros métodos de obtención de semilla (Orellana, 1994).

El presente documento plantea los resultados obtenidos a partir de la construcción, adecuación y equipamiento del Laboratorio de Cultivos Vegetales del Centro de Investigación y Desarrollo de la Caña de Azúcar A. C. (CIDCA), con el apoyo del Comité Nacional para el Desarrollo Sustentable de la Caña de Azúcar (CONADESUCA), y que re�eren a la producción de plantas de caña de azúcar mediante técnicas de micropropagación o clonación in vitro.

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En México, la siembra del cultivo de caña de azúcar se ha visto limitada a la obtención de semilla a través del método tradicional, considerando que la multiplicación comercial de la caña de azúcar se realiza mediante trozos de tallo (propagación asexual), en donde el uso de semilla sin control de calidad, favorece la difusión de enfermedades, que ocasionan pérdidas significativas en la productividad del cultivo.

El campo cañero en México presenta rendimientos promedio de 70 toneladas por hectárea (t/ha), siendo la Región Centro del país la más productiva, con una media de 117 t/ha; considerando este último como el mejor rendimiento presentado, aún mantiene una diferencia signi�cativa respecto al potencial productivo de algunas variedades; las cuales, pueden llegar a producir hasta 200 t/ha.

A lo anterior, se suma la situación del envejecimiento del campo cañero, que afecta directamente a la agroindustria de la caña de azúcar debido a que más del 70 % de la super�cie sembrada del país se encuentra en fase de socas y resocas (CONADESUCA, 2016).

Una de las alternativas para contrarrestar la falta de semilla, es la que ofrece la producción de vitroplantas, técnica que entre sus ventajas, genera la presencia de coe�cientes de multiplicación signi�cativamente superiores, obteniéndose a través de este método,

plantas idénticas al donante. Las plantas resultantes a través de esta técnica, presentan mayor vigor, potencial de crecimiento y calidad �tosanitaria por el rejuvenecimiento �siológico y saneamiento implícitos en el proceso biotecnológico de micropropagación de plantas. Además, propone una reducción de gastos en su producción por disminución o eliminación del uso de agroquímicos y pesticidas, y logra aumentar la e�ciencia en el uso y explotación de la tierra y el agua como recursos naturales.

Problemática

El campo cañero en México presenta rendimientos promedio de 70 toneladas por hectárea

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El flujo productivo para la obtención de vitroplantas de caña de azúcar, comienza en el banco de donantes y culmina en la

fase de aclimatación

Descripción

El proceso productivo para la obtención de las vitroplantas es complejo, razón por la cual el laboratorio debe contar con áreas especí�cas para cada parte del proceso. En el reporte anterior “Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales (CTV): Implementación y puesta en marcha”, se describen estás áreas y las características que debe presentar cada una de ellas. Actualmente, el Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales (CTV) del CIDCA, se encuentra operando y cumple con los estándares para la producción de vitroplántulas de caña de azúcar.

El �ujo productivo para la obtención de vitroplantas de caña de azúcar, comienza en el banco de donantes y culmina en la fase de aclimatación, de donde sale hacia su destino �nal: los campos de semilla donde serán sembradas.

En el proceso productivo de la propagación in vitro, pueden identi�carse cinco etapas o fases bien de�nidas con sus objetivos especí�cos:

Fase 0: Preparativa. Esta etapa está conformada por la selección de la planta donadora y una serie de pre-tratamientos en condiciones higiénicas controladas, cuyo objetivo es mejorar la e�ciencia en la implantación y desarrollo posterior de los cultivos.

Para la fase de banco de donantes, se seleccionaron plantas que tuvieran las características agroindustriales

deseables para el programa de Mejoramiento Genético del CIDCA, a �n de establecer en el Laboratorio de Cultivo de Tejidos un total de 368 variedades del banco de germoplasma seleccionado.

Fase I: Establecimiento o iniciación de los cultivos. El objetivo de esta fase es establecer cultivos viables con los cuales iniciar el proceso de propagación.

Fase II: Multiplicación. Es donde se debe garantizar la propagación de los brotes y la estabilidad genética de las plantas producidas.

Todas las variedades seleccionadas se multiplicaron y fueron transferidas a medio de elongación y enraizamiento.

Fase III: Enraizamiento. Su objetivo es preparar las plántulas para su re-establecimiento en condiciones de suelo.

Fase IV: Aclimatación. Es la fase �nal del proceso, y por tanto, su meta es lograr plantas listas para su trasplante de�nitivo a campos de producción, en este caso, para semilleros básicos.

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Para la implementación de las fases, se parte de plantas donadoras; que son seleccionadas previamente en campo

Proceso de producción de plantas de caña de azúcar

Para la implementación de las fases anteriormente descritas y su vinculación con las áreas de trabajo del Laboratorio de CTV, se partió de las plantas donadoras; las cuales, fueron seleccionadas previamente en campo, y se tomó en cuenta la realización del diagnóstico para las principales enfermedades.

A partir del cogollo de las plantas donadoras, se obtuvo el explante; del cual, se extraen los meristemos; éstos son trasladados hasta el laboratorio de CTV, donde comienza el proceso de establecimiento; para esto, se lavan (con agua y jabón), se enjuagan y se colocan en frascos estériles, de los que se procede a la hidroterapia, sometiendo el material a 50.5 ºC durante 10 minutos; posteriormente, se desinfecta con hipoclorito al 3 % durante 10 minutos, se enjuaga y se extraen los ápices, introduciéndose en una solución de ácido cítrico. Finalmente se realiza la siembra en medio de cultivo sólido, en tubos de ensayo.

A partir del día 30 después de la siembra, se comienza el proceso de multiplicación. Para la elaboración de los medios de cultivos son necesarios varios reactivos, además de cristalería de laboratorio, frascos de cultivo y otros insumos (descritos en el reporte anterior).

A continuación, se procede al enraizamiento del material, pasando las plántulas a la fase de adaptación, plantándose en sustrato previamente mezclado, que contenga los principales componentes (materia orgánica, material de drenaje, tierra y otros). Estas plántulas, solicitadas por los Campos Experimentales Regionales (CER´s), son aclimatadas bajo condiciones de invernadero, realizando labores de fertirrigación, podas constantes y control de plagas y enfermedades (CONADESUCA, 2016).

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Resultados

Parte de las metas planteadas con la implementación del convenio de concertación CONADESUCA-CIDCA, fue reproducir in vitro variedades comerciales de caña de azúcar para el establecimiento de dos hectáreas de semilleros básicos en cada uno de los 11 CER´s, que operan bajo el esquema del CIDCA; los cuales, se encuentran ubicados en los estados de Veracruz (San Cristóbal, La Gloria, Motzorongo y San Pedro), Colima (Tecomán), Tabasco (CP-Tabasco), Puebla (Atencingo), Sinaloa (Eldorado), Tamaulipas (El Mante), Jalisco (Tamazula) y San Luis Potosí (El Estribo) para sentar las bases de semilleros certi�cados, estas metas se encuentran cubiertas en su totalidad.

A continuación se enlistan las 368 variedades seleccionadas por los CER´s:

VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog.No.

Prog. Variedad

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334

35363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768

69707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102

ATEMex 96-118ATEMex 96-283ATEMex 96-40ATEMex 99-24B 7306B 74418B 78482C 323-68C 456-64C 86-503C 88-380CAZEMex 93-36CB 36-14 CB 44-90CC 01-1817CC 01-1866CC 01-1922CC 82-04CC 82-15CC 83-07CC 83-08CC 83-25CC 84-59CC 85-23CC 85-35CC 85-47CC 85-63CC 85-92CC 86-29CC 87-116CC 87-117CC 87-278CC 87-434CC 87-479

CC 87-617CC 91-1795CC 91-1987CC 92-2154CC 92-2188CC 92-2198CC 92-2305CC 92-2356CC 92-2358CC 92-2804CC 93-3352CC 93-3458CC 93-3570CC 93-3645CC 93-3811CC 93-3817CC 93-3826CC 93-4076CC 93-4105CC 93-4112CC 93-4181CC 93-4206CC 93-4318CC 93-4413CC 93-4418CC 93-4429CC 93-4561CC 93-7510CC 94-5168CC 94-5215CC 94-5269CC 94-5431CC 94-5467CC 94-5480

CCC 94-5482CC 94-5739CC 94-5831CC 97-7170CC 98-146CCT 61-408CG 96-78CG 97-100CG 97-61CG 97-83CG 98-46CG 98-91CG 99-045CG 99-087CGCP 95-61Cl 41-119Co 285Co 453Co 467Co 617Co 775Co 997ColMex 01-04ColMex 02-225ColMex 05-256ColMex 94-8ColMex 95-27ColMex 96-19ColMex 98-12ColMex 98-19COLPOSCTMex 05-223COLPOSCTMex 06-2293COLPOSCTMex 06-476COLPOSCTMex 06-503

103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132133134135136

CP 05-1658CP 09-1054CP 09-1064CP 09-1132CP 09-1165CP 09-1172CP 09-1284CP 09-1291CP 09-1338CP 09-1339CP 09-1445CP 09-1468CP 09-1474CP 09-1500CP 09-1589CP 09-1714CP 09-1740CP 09-1797CP 09-1823CP 09-1849CP 09-1858CP 09-1867CP 09-1931CP 09-1978CP 09-1985CP 09-2079CP 09-2135CP 09-2166CP 09-2220CP 09-2364CP 09-2365CP 09-2371CP 09-2405CP 09-2418

VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog.No.

Prog. Variedad

137138139140141142143144145146147148149150151152153154155156157158159160161162163164165166167168169170

171172173174175176177178179180181182183184185186187188189190191192193194195196197198199200201202203204

205206207208209210211212213214215216217218219220221222223224225226227228229230231232233234235236237238

CP 09-2424CP 09-2455CP 09-2498CP 09-2499CP 09-2503CP 29-116CP 38-34CP 44-101CP 50-28CP 52-43CP 62-370CP 62-374CP 63-588CP 65-357CP 70-1133CP 70-1527CP 71-1038CP 72-1210CP 72-1312 CP 72-2086CP 73-1547CP 74-2005CP 75-1632CP 78-1185CP 78-1871CP 78-2086CP 79-332CP 80-1743CP 80-1827CP 81-1254CP 81-1384 CP 81-1425CP 82-1758CP 84-1198

CP 85-1491CP 86-1664CP 88-1165CP 88-1179CP 88-1508CP 88-1540CP 89-2143CP 90-1371CP 92-1401CP 92-1561CP 92-1605CP 92-631CP 94-1100CP 97-2103CP 98-1029CPCL 02-6142CPCL 02-6226CPCL 02-6229CPCL 02-6882CPCL 02-7654CPCL 05-1016CPCL 05-1087CPCL 05-1100CPCL 05-1196CPCL 05-1212CPCL 05-1350CPCL 05-1799CYZ 75-644CYZ 82-154EMex 00-119EMex 00-29EMex 00-62EMex 00-82EMex 01-179

EMex 01-21EMex 01-265EMex 01-316EMex 01-323EMex 01-683EMex 02-05EMex 02-59EMex 02-85EMex 03-165EMex 03-184EMex 03-188EMex 03-194EMex 03-201EMex 03-206EMex 03-42EMex 05-120EMex 05-141EMex 05-222EMex 05-81EPC 38122EPC 38148EPC 72172Gloria 57HO 93-770HO 95-988HOCP 93-746HOCP 95-988ICA 74-3ICA 75-3ICA 76-7IMMex 91-589IMMex 91-793IMMex 95-25IMMex 95-3

239240241242243244245246247248249250251252253254255256257258259260261262263264265266267268269270271272

IMMex 98-113IMMex 98-13IMMex 98-64ITV 92-1424Ja 60-9Ja 64-20L 56-29L 60-14L 60-25 L 68-40L 73-351L 76-16L 82-41LCP 81-10LCP 85-384LGM 05-1550LGM 05-491LGM 92-156LGM 92-65LGM 92-83LTMex 92-299LTMex 93-213LTMex 93-354M 1658-78M 336Mex 01-233Mex 01-4Mex 02-16Mex 02-5Mex 03-14Mex 03-24Mex 03-25Mex 03-29Mex 03-9

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Los resultados del diagnóstico �tosanitario del laboratorio de CVT del CIDCA fueron los siguientes:

Resultados

Método de detecciónNombrecientífico

Aislamiento + Patogenicidad + bioquímicas PCR

Aislameinto + Patogenicidad + bioquímicas

Xanthomonas axonopodispv. vasculorum

Negativo

Aislamiento + Patogenicidad + bioquímicas PCR+ SecuenciaciónELISA

Xanthomonas albilineans

Negativo

Negativo

LaboratorioCIDCA

AislamientoDickeya chrysanthemi Negativo

AislamientoELISA

Pantoea stewartii Negativo

Cámara húmeda - PDA + Monosporicos +Esteromicroscopio y compuesto + claves

Ustilago scitaminea Negativo

PDA + Monosporicos + Esteromicroscopio ycompuesto + claves taxonómicas

Peronosclerospora sacchari Negativo

PDA + Monosporicos + Esteromicroscopio ycompuesto + claves taxonómicas

Sphacelotheca erianthi Negativo

PDA + Monosporicos + Esteromicroscopio ycompuesto + claves taxonómicas

Sphacelotheca macrospora Negativo

RT - PCRSugar Cane Streak Virus Negativo

RT - PCRSugarcane Sereh virus Negativo

Leifsonia xyli ssp. xyli

VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog. VariedadNo.

Prog.No.

Prog. Variedad

273274275276277278279280281282283284285286287288289290291292293294295296297298299

300301302303304305306307308309310311312313314315316317318319320321322323324325326

327328329330331332333334335336337338339340341342343343344345346347348349350351352

Mex 05-21Mex 52-17Mex 56-294Mex 56-541Mex 56-68Mex 57-473Mex 57-587Mex 57-611Mex 57-683Mex 58-245 Mex 58-418Mex 59-5Mex 59-641Mex 60-1403Mex 60-1459Mex 66-1235Mex 68-1345Mex 68-1347Mex 68-P-23Mex 69-1426 Mex 69-290Mex 69-749Mex 71-1405Mex 72-458Mex 73-1240Mex 73-1278Mex 73-523

Mex 79-431Mex 79-546Mex 79-567Mex 80-1407Mex 80-1410Mex 80-1428Mex 80-1475 Mex 83-4132Mex 84-117 Mex 91-195Mex 91-280Mex 91-281Mex 91-344Mex 91-662Mex 92-1Mex 92-34Mex 94-49Mex 94-58Mex 94-61Mex 95-95Mex 97-20Mex 97-29Mex 98-130Mex 99-107Mex 99-18Mex 99-55Mex SFC 95-46

MotzMex 91-789MPR 338My 5514My 5516 MZC 74275N 14N 55-805NA 56-42NCo 291NCo 310NCo 376PR 1152PR 61-632PR 62-195PR 67-1070PR 87-2048PR 902PR 902PR 908Q 135Q 137Q 68Q 96RB 73-2223RB 80-167RD 7511SP 70-1143

353354355356357358359360361362363364365366367368

SP 70-1284SP 71-1081SP 72-1861SP 72-4928SP 74-5203SP 79-2233TCP 87-3388Tuc 1376 Tuc 71-7 US 53-20-16US 57-31-15US 57-33-117V 71-39V 71-51V 78-1ZMex 55-32

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Conclusiones

La vinculación del CIDCA con la agroindustria de la caña de azúcar permitió la realización del proyecto para establecer semilleros básicos certi�cados, utilizando las plántulas de caña de azúcar producidas en el laboratorio.

En los 11 CER´s con los que el CIDCA tiene convenios de colaboración, se desarrollaron satisfactoriamente las plantas obtenidas en laboratorio, llegando �nalmente, al corte de plantas (tallos con yemas) para su utilización en el establecimiento de semilleros semicomerciales.

La certi�cación �tosanitaria de vitroplantas de Saccharum spp., ante el SENASICA utilizando técnicas de CTV, permitió establecer semilleros básicos certi�cados.

La propagación in vitro de la caña de azúcar es importante para el saneamiento y rejuvenecimiento del campo cañero, ya que permite la obtención de plantas libres de patógenos, genéticamente homogénea y vigorizada.

La vinculación del CIDCA con la agroindustria de la caña de azúcar permitió la realización del proyecto para establecer semilleros básicos certificados

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Bibliografía

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CONADESUCA, Convenio de concertación CONADESUCA-CIDCA 2014-2016, México, 2016.

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