INDUCCIÓN DE POLIPLOIDÍA EN PLANTAS DE Agave marmorata Roezl MEDIANTE EL USO DE 3 COLCHICINA, COMO ESTRATEGIA DE MEJORAMIENTO GENÉTICO

Abstract

29 Los Agaves son especies de América siendo México su centro de origen, son plantas de ambientes semiáridos 30 pertenecientes al género de la familia Agavaceae (García-Mendoza, 2002). En México, los agaves son de importancia 31 económica y cultural para numerosos pueblos indígenas que los han aprovechado durante siglos como materia prima 32 para la elaboración de alimentos, bebidas, fibras, etc.

33 Actualmente la demanda principal en torno a la explotación de agave se ha centrado en la elaboración de bebidas 34 alcohólicas, siendo las especies mezcaleras y tequileras las de mayor importancia económica para el país (Rivera, 2017).

DOI: https://doi.org/10.47163/agrociencia.XXX.XXX Los autores no modificarán este apartado Tipo de contribución

1 Entre las especies utilizadas para la elaboración del mezcal está el “Agave Tepeztate” (Agave marmorata Roezl) la cuál es 2 una especie silvestre endémica, que se propaga a través de semillas e hijuelos, sin embargo, la reproducción de este 3 agave se ve limitada debido a diferentes factores como la falta de polinizadores, el bajo porcentaje de viabilidad en la 4 semilla, entre otros (Illsey, 2005). La demanda de materia prima ha provocado la disminución de poblaciones de ésta 5 especie (SEMARNAT, 2010), lo cual pone su existencia en peligro de extinción.

6 En consecuencia, se han buscado distintos métodos de mejoramiento genético y propagación que resulten eficientes, a 7 pesar de ello es poca la información reportada en el mejoramiento genético del Agave. En África Oriental (Amaní, 8 Tanzania) desde el año 1931 se estableció un programa para el desarrollo de agaves fuertes y resistentes para la 9 producción de fibras (Aguirre Rivera, 2017). Por otra parte, de 1993 a 2006 en el Instituto de Investigaciones Hortícolas 10 Liliana Dimitrova ubicada en La Habana, Cuba se realizaron investigaciones de mejoramiento para producción de fibras 11 (Vinent-Serrano y Fajardo-Gutiérrez, 2009).

12 Hoy en día los últimos trabajos reportados están relacionados con el empleo de técnicas biotecnológicas tales como, la 13 transformación genética de A. salmiana mediante el uso de: Agrobacterium tumefaciens y bombardeo de partículas. La 14 transformación fue detectada positivamente por medio de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) (Gutierrez Aguilar 15 et al. 2007). Ruvalcaba et al. (2011) reportaron la producción de plantas trisómicas (2n+1) de A. tequilana mediante la 16 adición de diversas concentraciones de para-fluorofenilalanina al medio de cultivo, obteniendo resultados al utilizar de 17 8 a 12 mg L-1 PFP. Huijara et al. (2015) realizaron un trabajo de investigación para la inducción de poliploidía en 18 A.angustifolia y A. tequilana haciendo uso de la orizalina como agente mitostático, reportando anormalidades en la 19 morfología de los explantes, y en los brotes. A partir de la década de 1940, los fitomejoradores han empleado la inducción 20 artificial de poliploides como método de mejoramiento genético (Escandón, 2005). El empleo de agentes mitostáticos 21 para inducir poliploidía, permite una mayor comodidad en el manejo de material vegetal, la obtención de resultados en 22 menor período de tiempo, y con ello aumentar la disponibilidad del germoplasma.

23 La poliploidía es un fenómeno natural que ocurre con frecuencia en las plantas, se le considera un mecanismo funda- 24 mental en la evolución de las especies; este fenómeno ha contribuido a la aparición de novedades evolutivas tanto mor- 25 fológicas, genéticas y fisiológicas, lo que ha permitido aumentar la capacidad competitiva, el éxito reproductivo y/o la 26 tolerancia ecológica respecto a sus progenitores (Molero-Paredes 2018).

27 La poliploidía también puede ser inducida de manera artificial, es un procedimiento que le brinda al fitomejorador la 28 oportunidad de modificar una planta alterando el número de cromosomas y, en consecuencia, la proporción de genes 29 alélicos que contribuyen al aparecimiento de caracteres particulares. Sin embargo, los efectos de este tratamiento son 30 diversos e impredecibles, no siempre obteniendo resultados favorables, lo que requiere un trabajo arduo y minucioso 31 para estudiar la consecuencia de la duplicación cromosómica en cada especie (Cubero, 2003). Dicho fenómeno puede 32 inducirse a través de distintos agentes mitostáticos tales como, orizalina y trifluralina que son herbicidas de la clase 33 dinitroanilinos que se caracterizan por producir fuertes anomalías en las plantas, ya que ambos inhiben de forma 34 específica el ensamblaje de la tubulina de las células vegetales. Estudios ultraestructurales mostraron que 35 concentraciones nanomolares de dinitroanilinos, causan la parcial o completa desaparición de los microtúbulos en todos 36 los sistemas subcelulares (Ashton y Crafts, 1981).

37 Otro agente es Amiprofos metil (APM) pertenece a la clase de herbicidas amida fosfóricos considerados como drogas 38 antimicrotubulares, debido a que provocan la desaparición de los microtúbulos después de su aplicación, dando como

1 resultado la interrupción de la mitosis. Sree Ramulu et al. (1988) observaron en suspensiones celulares de Nicotiana 2 plumbaginifolia tratadas con diferentes concentraciones de APM, que los cromosomas de estas células perdían su regular 3 organización sobre el huso, además también se observó que varias de éstas células mostraban cromosomas dispersos 4 por todo el citoplasma a lo que se le denominó “metafases explotadas”.

5 Uno más de los herbicidas que actúan de manera similar es la pronamida, sin embargo éste a diferencia de los anteriores 6 no produce una pérdida completa de los microtúbulos, sino que provoca un acortamiento de los mismos.

7 La colchicina ha resultado ser un agente más efectivo para la duplicación cromosomal. Es un fármaco antimitótico que 8 detiene la división celular en metafase o anafase, este es un compuesto que evita la distribución de las cromátidas de un 9 cromosoma durante la mitosis, provocando la poliploidía en la célula filial, ya que no existe una división celular, pero si 10 una duplicación previa del material genético (Urwin, 2014). En consecuencia, el número cromosómico aumenta de 11 diploide a tetraploide, aún cuando todos los cromosomas permanecen dentro de una salud individual (Poehlman, 1965).

12 Martínez-Velasco et al. (2020) propusieron un protocolo de propagación como método de conservación de A. marmorata, 13 protocolo empleado para la obtención de las plántulas utilizadas en el presente trabajo de investigación, dichas plántulas 14 fueron sometidas a tratamientos con distintas concentraciones de colchicina, con el objetivo de evaluar su efecto como 15 agente mitostático y promover variación en la ploidía de las plántulas, posteriormente se realizó un conteo cromosómico 16 a través de microscopia, para determinar si el número de cromosomas se vió afectado.

17 Cabe mencionar que previo al experimento se llevó a cabo un conteo cromosómico preliminar en al menos 200 cofias 18 radiculares, esto para corroborar la ploidía base de esta especie, obteniendo como resultado 2n=60.