Micropropagación de <i>Agave maximiliana</i> Baker por proliferación de yemas axilares

Fernando Santacruz Ruvalcaba; J. J. Castañeda-Nava; J. P. Villanueva-Gónzalez; M. L. García-Sahagún; L. Portillo; M.L. Contreras-Pacheco

doi:10.18387/polibotanica.54.9

Fernando Santacruz Ruvalcaba Universidad de Guadalajara
J. J. Castañeda-Nava Unidad de Biotecnología Vegetal, Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco
J. P. Villanueva-Gónzalez Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara
M. L. García-Sahagún Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara
L. Portillo Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara
M.L. Contreras-Pacheco Centro Universitario de Ciencias Biológicas y Agropecuarias, Universidad de Guadalajara

DOI: https://doi.org/10.18387/polibotanica.54.9

Palabras clave: in vitro propagation, raicilla mescal, growth regulators, maguey, ex vitro establishment

Resumen

México es el centro de mayor riqueza y domesticación de especies de Agave, 20 de las cuales se usan como fuente para elaborar bebidas fermentadas y destiladas, entre ellas Agave maximiliana Baker, que se recolecta en el campo justo antes de su etapa de reproducción sexual para elaborar el mezcal raicilla, hecho que origina la constante disminución de sus poblaciones silvestres. El objetivo del presente estudio fue desarrollar un protocolo eficiente de micropropagación masiva in vitro de esta especie, mediante la proliferación de sus yemas axilares. Para la inducción de las yemas axilares se utilizó un diseño experimental de tres factores: 1) la auxina ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) en cuatro dosis: 0, 0.01, 0.02 y 0.03 mg L^-1; 2) la citocinina 6-benciladenina (BA) en dosis de 0, 4, 8 y 12 mg L^-1, y 3) dos genotipos G1 y G6. La dosis de 12 mg L^-1 de BA en combinación con 0.02 mg L^-1 de 2,4-D, produjo 26.93 nuevos brotes (p = 0.000) con calidad en su morfología típica, característica necesaria para su separación y posterior establecimiento ex vitro. Asimismo, para la mejor producción de raíces largas, ramificadas y no efímeras en dichos brotes, se evaluaron in vitro, bajo un arreglo bifactorial, tres genotipos (G1, G3 y G6) y cinco tratamientos de enraizamiento (diferentes concentraciones de sacarosa, carbón activado y/o ácido indol-3-butírico). El análisis de resultados muestra la necesidad de adicionar 9 % de sacarosa (p = 0.000), cantidad mayor al 3 % utilizado comúnmente. Además, la mejor adaptación ex vitro está relacionada con el genotipo de la planta original y hubo diferencias significativas para el ancho (p = 0.023) y longitud de la hoja (p = 0.009).

Citas

Arellanes, M. A., José R., Pacheco, M., Rodríguez, L., Saldaña, M., & Valles, C. (1997). Mezcal. Elixir de larga vida. CVS Publicaciones, S. A. de C. V. 119 p.
Aureoles-Rodríguez, F., Rodríguez-de la O, J. L., Legaria-Solano, J. P., Sahagún-Castellanos, J., & Peña Ortega, M. G. (2008). Propagación in vitro del “maguey bruto” (Agave inaequidens Koch), una especie amenazada de interés económico. Rev. Chapingo Serie Hort. 14: 263-269.
Barreto, R., Nieto-Sotelo, J., & Cassab, G. I. (2010). Influence of plant growth regulators and water stress on ramet induction, rosette engrossment, and fructan accumulation in Agave tequilana Weber var. Azul. Plant Cell Tiss. Org. 103: 93-101. https://doi.org/10.1007/s11240-010-9758-9
Bellon, R.M., Barrientos-Priego, A. F., Colunga-García, M. P., Perales, H., Reyes, J. A., Rosales, S. R., & Zizumbo-Villarreal, D. (2009). Diversidad y conservación de recursos genéticos en plantas cultivadas, en: Capital natural de México, vol II: Estado de conservación y tendencias de cam-bio. CONABIO, México. pp. 355-382.
Binh, L. T., Muoi, L. T., Oanh, H. T. K., Thang, T. D., & Phong, D. T. (1990). Rapid propagation of agave by in vitro tissue culture. Plant Cell Tiss. Org. 23: 67-70.
Cabrera-Toledo, D., Vargas-Ponce, O., Ascencio-Ramírez, S., Valdez-Sandoval, L. M., Pérez-Alquicira, J., Morales-Saavedra, J., & Huerta-Galván, O. F. (2020). Morphological and genetic variation in monocultures, forestry systems and wild populations of Agave maximiliana of Western México: Implications for its conservation. Front. Plant Sci. 11: 817. https://doi.org/ 10.3389/fpls.2020.00817
Chávez-Guerrero, L., Flores, J., & Kharissov, B. I. (2010). Recycling of ash from mezcal industry: A renewable source of lime. Chemosphere 81: 633-638. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2010.08.042
Chávez-Ortiz, L. I., Morales-Domínguez, J. F., Rodríguez-Sahagún, A., & Pérez-Molphe-Balch, E. (2021). In vitro propagation of Agave guiengola Gentry using semisolid médium and temporary immersion bioreactors. Phyton. 90: 1003-1013. https://doi.org/10.32604/phyton.2021.012862
Chen, Y., Chen, X., Hu, F., Yang, H., Yue, L., Trigiano, R. N., & Cheng, Z-M. (2014). Micropropaga-tion of Agave americana. Hortscience 49: 320-327.
Colunga-GarcíaMarín, P., Zizumbo-Villarreal, D., & Martínez-Torres, J. (2007). Tradiciones en el aprovechamiento de los agaves mexicanos: una aportación a la protección legal y conservación de su diversidad biológica y cultural. En: En lo ancestral hay futuro: del tequila, los mezcales y otros agaves, Colunga-GarcíaMarín, P., A. Larqué, L. E. Eguiarte y D. Zizumbo-Villareal (Eds.). Centro de Investigación Científica de Yucatán, pp. 229-248.
Delgado-Aceves, L., González-Arnao, M. T., Santacruz-Ruvalcaba, F., Folgado, R., & Portillo, L. (2021). Indirect somatic embryogenesis and cryopreservation of Agave tequilana Weber cultivar “Chato”. Plants. 10: 249. https://doi.org/10.3390/plants10020249
Diario Oficial de la Federación. (2019), Declaración General de Proteccción de la Denominación de Origen “Raicilla”. En línea (acceso 1 de junio de 2020): https://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5564454&fecha=28/06/2019&print=true
Domínguez, R. M. S., González, L. J. M., Rosales, G. C., Quiñonez, V. C., Delgadillo, D. S., Mireles, J. O. S., & Pérez, M. B. E. (2008). El cultivo in vitro como herramienta para el aprovechamiento, mejoramiento y conservación de especies del género Agave. Investigación y Ciencia de la Uni-versidad Autónoma de Aguascalientes. 41: 53-62.
Eggli, U. (2001). Illustrated handbook of succulent plants: Monocotyledons. Urs Eggli (Ed.). Springer, New York. p. 400.
García-Mendoza, A. (1998). Con sabor a maguey. Guía de la colección nacional de Agaváceas y Noli-náceas del Jardín Botánico del Instituto de Biología de la UNAM. Edit. Sistemas de Informa-ción Geográfica. S. A. de C. V. UNAM. p. 114.
García-Mendoza, A. (2007). Los agaves de México. Ciencias 87: 14-23.
García-Mendoza, A. J., Franco-Martínez, I. S., & Sandoval-Gutiérrez, D. (2019). Cuatro especies nue-vas de Agave (Asparagaceae, Agavoideae) del sur de México. Acta Bot. Mex. 126: e1461. https://doi.org/ 10.21829/abm126.2019.1461
Garriga, C. M., González, O. G., Alemán, G. S., Abreu, C. E., Quiroz, B. K., Caligari, P. D. S., & Gar-cía-González, R. (2010). Management of auxin-cytokinin interactions to improve micropropa-gation protocol of henequén (Agave fourcroydes Lem.). Chil. J. Agr. Res. 70: 545-551.
Gentry, H. S. (1976). La simbiosis hombre-agave. Cact. Suc. Mex. 21(1): 16-28.
Hazra, S. K, Das, S., & Das, A. K. (2002). Sisal plant regeneration via organogenesis. Plant Cell Tiss. Org. 70: 235-240. https://doi.org/10.1023/A:1016517617039
Kumar, A., Sood, A., Palni, L. M. S., & Gupta, A. K. (1999). In vitro propagation of Gladiolus hy-bridus Hort.: Synergistic effect of heat shock and sucrose on morphogenesis. Plant Cell Tiss. Org. 57: 105-122. https://doi.org/10.1023/A:1006373314814
Martínez-Palacios, A., Ortega-Larrocea, M. P., Chávez, V. M., & Bye, R. (2003). Somatic embryogen-esis and organogenesis of Agave victoriae-reginae: Considerations for its conservation. Plant Cell Tiss. Org. 74: 135-142. https://doi.org/10.1023/A:1023933123131
Murashige, T., & Skoog, F. (1962). A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plantarum 15: 473-497.
Monja-Mio, K. M., & Robert, M. L. (2013). Direct somatic embryogenesis of Agave fourcroydes Lem. through thin cell layer culture. In Vitro Cell. Dev.-Pl. 49: 541-549. https://doi.org/10.1007/s11627-013-9535-7
Monja-Mio, K. M., Olvera-Casanova, D., Herrera-Alamillo, M. A., Sánchez-Teyer, F. L., & Robert. M. L. (2021). Comparison of conventional and temporary immersion systems on micropropagation (multiplication phase) of Agave angustifolia Haw. “Bacanora”. 3 Biotech. 11: 77. https://doi.org/10.1007/s13205-020-02604-8
Nikam, T. D., Mulye, K. V., Chambhare, M. R., Nikule, H. A., & Ahire, M. L. (2019). Reduction in hyperhydricity and improvement in in vitro propagation of commercial hard fibre and medicinal glycoside yielding Agave sisalana Perr. ex Engelm by NaCl and polyethylene glycol. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 138: 67-78. https://doi.org/10.1007/s11240-019-01603-9
Pérez-Zavala, M. L., Hernández-Arzaba, J. C., Bideshi, D. K., & Barboza-Corona, J. F. (2020). Agave: a natural renewable resource with multiple applications. J. Sci. Food Agric. 100: 5324-5333. https://doi.org/10.1002/jsfa.10586
Portillo, L., Santacruz-Ruvalcaba, F., Gutiérrez-Mora, A., & Rodríguez-Garay, B. (2007). Somatic em-bryogenesis in Agave tequilana Weber. In Vitro Cell. Dev.-Pl. 43: 569-575. https://doi.org/10.1007/s11627-007-9046-5
Portillo, L., Santacruz-Ruvalcaba, F., & Olmedilla, A. (2012). Cellular and molecular changes associ-ated with somatic embryogenesis induction in Agave tequilana. Protoplasma 249: 1101-1107. https://doi.org/10.1007/s00709-11-0354-6
Puente-Garza, C. A., Gutiérrez-Mora, A., & García-Lara S. (2015). Micropropagation of Agave salmiana: Means to production of antioxidant and bioactive principles. Fron. Plant Sci. 6: 1026. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.01026
Ragonezi, C., Klimaszewska, K., Castro, M. R., Lima, M., de Oliveira, P., & Zavattieri, M. A. (2010). Adventitious rooting of conifers: Influence of physical and chemical factors. Trees. 24: 975-992. https://doi.org/10.1007/s00468-010-0488-8
Ramírez-Malagón, R., Borodanenko, A., Pérez-Moreno, L., Salas-Araiza, M. D., Nuñez-Palenius, H. G., & Ochoa-Alejo, N. (2008). In vitro propagation of three Agave species used for liquor distil-lation and three for landscape. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 94: 201-207. https://doi.org/10.1007/s11240-008-9405-x
Reyes-Díaz, J. I., Arzate-Fernández, A. M., Piña-Escutia, J. L., & Vázquez-García L. M. (2017). Media culture factors affecting somatic embryogenesis in Agave angustifolia Haw. Ind. Crop. Prod. 108: 81-85. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.06.021
Ríos-Ramírez, S. C., Enríquez-del Valle, J. R., Rodríguez-Ortiz, G., & Ruíz-Luna, J. (2017). Benzyla-minopurine and indol-3-acetic acid concentrations in in vitro proliferation of Agave angustifolia adventitious shoots. Cin. Inv. Agr. 44: 285-294. https://doi.org/10.7764/rcia.v44i3.1810
Robert, M. L., Herrera-Herrera, J. L., Castillo, E., Ojeda, G., & Herrera-Alamillo, M. A. (2006). An efficient method for the micropropagation of Agave species. Plant Cell Culture Protocols 318: 165-178. https://doi.org/10.1385/1-59259-959-1:165
Robert, M. L., Herrera-Herrera, J. L., Chan, J. L., & Contreras, F. (1992). Micropropagation of Agave spp. In: Biotechnology in Agriculture and Forestry. High-tech and Micropropagation III II 9, vol. 19, Bajaj, Y.P.S. (Ed.). Springer-Verlag, Berlin, pp. 306-332.
Rodríguez-Garay, B., Gutiérrez-Mora, A., & Acosta-Dueñas, B. (1996). Somatic embryogenesis of Agave victoria-reginae Moore. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 46: 85-87. https://doi.org/10.1007/BF00039700
Santacruz-Ruvalcaba, F., & Portillo, L. (2009). Thin cell suspension layer as a new methodology for somatic embryogenesis in Agave tequilana Weber cultivar azul. Ind. Crop. Prod. 29: 609-614. https://doi.org/10.1016/j.idcrop.2008.12.001
Santamaría, J. M., Herrera-Herrera, J. L., & Robert, M. L. (1995). Stomatal physiology of a microprop-agated CAM plant; Agave tequilana (Weber). Plant Growth Regul. 16: 211-214. https://doi.org/10.1007/BF00024776
Torres, I., Casas, A., Vega, E., Martínez-Ramos, M., & Delgado-Lemus, A. (2015). Population dynam-ics and sustainable management of mescal agaves in central México: Agave potatorum in the Tehuacán-Cuicatlán Valley. Econ. Bot. 69: 26-41. https://doi.org/10.1007/s12231-014-9295-2
Valenzuela-Sánchez, K. K., Juárez-Hernández, R. E., Cruz-Hernández, A., Olalde-Portugal, V., Val-verde, M. E., & Paredes-López, O. (2006). Plant regeneration of Agave tequilana by indirect organogenesis. In Vitro Cell. Dev. -Pl. 42: 336-340. https://doi.org/10.1079/IVP2006788
Vázquez-García, J. A., Cházaro, M. J., Hernández, G., Vargas-Rodríguez, Y. L., & Zamora, M. P. (2007). Taxonomía del género Agave en el occidente de México: Una panorámica preliminar. In: Agaves del Occidente de México, Vázquez-García, J.A., M.J. Cházaro, G. Hernández, E. Flores y Y.L. Vargas-Rodríguez (eds.), Universidad de Guadalajara, pp. 38-82.
Zhang, Y-M., Li, L. X., Chen, Z., Li, J-F, Lu, J-Y., & Zhou, W-Z. (2013). Shoot organogenesis and plant regeneration in Agave hybrid, No. 11648. Sci Hortic-Amsterdam 161: 30-34. https://doi.org/10.1016/j.scientia.2013.06.047