López-Puc Guadalupe*. Investigadora Titular C. CIATEJ Subsede Sureste

Pérez-Domínguez Alberto. Estancia de pregrado CIATEJ

Chi-Ramirez Maura Regina. Estudiante de la Maestría en Ciencias de la Floricultura de CIATEJ

Palabras clave: Quitosano, quitina, orquídeas, bioestimulantes, cultivo in vitro de plantas

Las plantas hoy día tienen que hacer frente a factores estresantes debido a los cambios que ocurren en el planeta. Los factores pueden ser abióticos, sequía, fenómenos meteorológicos extremos, la salinidad del agua y suelo. Los factores pueden ser tambien bióticos, es decir, por efectos de microorganismos patógenos y plagas, que afectan gravemente el rendimiento de los cultivos y la calidad de los productos finales. Para ayudar a sobrellevar estos factores adversos se han aplicado sustancias bioestimulantes de origen natural que inducen el crecimiento de las raíces, la mejora en la absorción de nutrientes y la producción de fitohormonas. Los bioestimulantes también se pueden utilizar para reducir la aplicación de fertilizantes minerales inorgánicos, lo cual resulta en una práctica respetuosa con el medio ambiente sin impactos adversos significativos. Ejemplos de bioestimulantes son los ácidos húmicos, el ácido fúlvico, los hidrolizados de proteínas, los extractos de algas marinas, quitosano y otros En la naturaleza los crustáceos (camarones, langosta, cangrejo rey), algunos hongos e Insectos son fuentes de quitina y quitosano (Shahrajabian et al., 2021).

Autora: Natalia Liliana Mayer López

El quitosano es una forma de quitina desacetilada, de naturaleza orgánica que, debido a su biodegradabilidad, no toxicidad, y biocompatibilidad se utiliza en prácticas sostenibles de la agricultura. Cuando se aplica a plantas induce mecanismos de defensa, resistencia al estrés y aumento de la productividad y ha demostrado ser una alternativa a los agroquímicos nocivos. En las plantas los efectos benéficos de aplicar quitosano se asocian principalmente con un aumento de la fotosíntesis, aumento de la tolerancia a factores estresantes, así como también mayor actividad de las enzimas antioxidantes y la expresión de genes defensivos (Shahrajabian et al., 2021). Específicamente en la agricultura se utiliza para obtener un mejor crecimiento de plantas, así como también en la germinación de semillas e incremento de la producción de las plantas cultivadas en campo. También permite mayor tolerancia al estrés, ya que actúa como un bioestimulador. El quitosano puede inhibir algunos patógenos fúngicos de las plantas en condiciones in vitro y plantas hospedantes ya que actúa como antibacteriano y antiviral. El quitosano es tambien utilizado en el cultivo de tejidos vegetales para inducir morfogénesis, micropropagación de plantas (Asgari-Targhi et al., 2018; Avestan et al., 2017). El quitosano tambien se ha utilizado en plantas perennes incrementando la producción de metabolitos secundarios de células en suspensión así como el incremento de la biomasa de raíces (Kshirsagar et al., 2021; Choonong et al., 2023).

Las orquídeas son plantas que forman parte de los ecosistemas y a la vez son consideradas extravagantemente bellas por las formas y colores de las flores que producen. De hecho, existen una gran cantidad de especies de orquídeas de importancia ornamental que se utilizan en arreglos florales, por lo que hay una demanda alta de flores, adicionalmente las plantas de orquídeas tienen potencial terapéutico. Por sus cualidades se sabe que las orquídeas se extraen de su hábitat natural de forma ilegal para su comercialización. Debido a la sobreexplotación y rápido agotamiento de las poblaciones naturales, la conservación de orquídeas necesita especial atención para salvar la diversidad de germoplasma de estas asombrosas plantas. En este contexto, la propagación in vitro es una de las más eficientes. y formas efectivas de salvar el germoplasma de las orquídeas. Si bien las orquídeas germinan in vitro con cierta facilidad, la propagación in vitro de orquídeas utilizando inductores como el quitosano, puede mejorar la germinación, la multiplicación y la aclimatación. Esta premisa esta basada en numerosos estudios en los que evaluando diferentes concentraciones de quitosano en los medios de cultivo vegetal se observo el aumento del número de brotes de diferentes especies vegetales cultivadas in vitro (Coelho y Romano., 2022). Un ejemplo del uso de quitosano en la germinación, desarrollo, enraizamiento de plantas in vitro, asi como la aclimatación, fue reportado en la orquídea Pholidota articulata (Debnath & Kumaria., 2023).

Entre las especies de orquídeas mexicanas se encuentra Encyclia bractescens (Lindley) Hoehnr, orquídea epífita nativa de México, Belice, Guatemala y Honduras (Sánchez-Martínez., 2002). Esta especie ha sido mantenida en el banco de germoplasma in vitro en el Laboratorio de Micropropagación y Biotecnología Vegetal de la Subsede Sureste en el Centro de investigación y asistencia en tecnología y diseño del estado de Jalisco (CIATEJ). Con la finalidad de determinar el efecto del quitosano para la multiplicación de plantas se estudió el efecto del quitosano y la fitohormona bencilaminopurina (BAP). Ambas sustancias se aplicaron individualmente y de manera combinada para inducir la micropropagación de plantas de Encyclia bractescens obtenidas a partir de ápices de plantas provenientes del banco de germoplasma de orquídeas de CIATEJ. Los resultados indicaron que el uso de quitosano individual estimuló la formación de un promedio de 5 brotes por ápice, el uso individual de BAP también indujo 5 brotes por ápice. Mientras que la aplicación combinada de BAP con quitosano indujo la formación de un promedio de 12 brotes por ápice, lo cual permite obtener 5,760 plántulas en 6 meses partiendo solamente de 40 plántulas in vitro conservadas en el banco de germoplasma. Con estos resultados se observó que el quitosano incrementa la formación de brotes cuando se usa de forma combinada con BAP. Esto permitiría la propagación masiva de plantas para ser reintroducidas a su hábitat natural.

Bibliografía

Asgari-Targhi, G., Iranbakhsh, A., & Ardebili, Z. O. (2018). Potential benefits and phytotoxicity of bulk and nano-chitosan on the growth, morphogenesis, physiology, and micropropagation of Capsicum annuum. Plant Physiology and Biochemistry,127, 393-402.

Avestan, S., Naseri, L., & Barker, A. V. (2017). Evaluation of nanosilicon dioxide and chitosan on tissue culture of apple under agar-induced osmotic stress. Journal of plant nutrition, 40 (20), 2797-2807.

Coelho, N., & Romano, A. (2022). Impact of chitosan on plant tissue culture: recent applications. Plant Cell, Tissue, and Organ Culture (PCTOC), 148 (1), 1-13.

Choonong, R., Krittanai, S., Butdapheng, K., Juengwatanatrakul, T., Yusakul, G., Kanchanapoom, T., & Putalun, W. (2023). Impact of elicitors and precursor on quassinoids and canthin-6-ones production in adventitious root culture of Eurycoma harmandiana Pierre and improvement of their anti-inflammatory activity. Industrial Crops and Products, 206, 117652.

Debnath, S., & Kumaria, S. (2023). Insights into the phytochemical accumulation, antioxidant potential, and genetic stability in the in vitro regenerants of Pholidota articulata Lindl., an endangered orchid of medicinal importance. South African Journal of Botany, 152, 313-320.

Kshirsagar, P. R., Mohite, A., Suryawanshi, S., Chavan, J. J., Gaikwad, N. B., & Bapat, V. A. (2021). Plant regeneration through direct and indirect organogenesis, phyto-molecular profiles, antioxidant properties, and swertiamarin production in elicitated cell suspension cultures of Swertia minor (Griseb.) Knobl. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC),144, 383-396.

Sánchez-Martínez, A., Sarmiento, M., & Andrews, J. M. (2002). Orquídeas de Campeche. Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.

Shahrajabian, M. H., Chaski, C., Polyzos, N., Tzortzakis, N., & Petropoulos, S. A. (2021). Sustainable agriculture systems in vegetable production using chitin and chitosan as plant biostimulants. Biomolecules, 11(6), 819.

Silva da Rocha, A., Rocha, E. K., Alves, L. M., Amaral de Moraes, B., Carvalho de Castro, T., Albarello, N., & Simões-Gurgel, C. (2015). Production and optimization through elicitation of carotenoid pigments in the in vitro cultures of Cleome rosea Vahl (Cleomaceae). Journal of plant biochemistry and biotechnology, 24, 105-113.