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    ESTUDIO DE MASIFICACIN CLONAL DE GENOTIPOS FORESTALES

    SELECTOS GENERADOS EN PROGRAMAS DE MEJORAMIENTO GENTICO DE INFOR.

    INFOR MINAGRI 2011

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    ESTUDIO DE MASIFICACIN CLONAL DE GENOTIPOS FORESTALES

    SELECTOS GENERADOS EN PROGRAMAS DE MEJORAMIENTO GENTICO DE INFOR.

    Oriana Ortiz N. y Laura Koch Z.1

    1 Investigadoras Instituto Forestal, Sede Bio Bio, Casilla 109 C, Concepcin Chile. oortiz@infor.cl. lkoch@infor.cl.

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    Proyecto: Estudio de masificacin clonal de genotipos forestales selectos generados en

    programas de mejoramiento gentico. Cdigo: 2101622082

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    RESUMEN

    Los esquemas de propagacin clonal utilizados en forma integrada con programas de mejoramiento gentico, hacen posible amplificar las ganancias genticas al propagar masivamente el mejor material generado en el programa. El estudio, tuvo como objetivo rejuvenecer genotipos forestales adultos, de alto valor gentico y productivo, a travs de la regeneracin de rboles adultos selectos va organognesis somtica, como un paso previo para posibilitar su masificacin clonal mediante tcnicas de enraizamiento de estacas. Se obtuvieron vitroplantas en el clon A-33 de E. globulus, las cuales posteriormente sern utilizadas como plantas madres y vitroplantas del clon N 7 de Lenga. Tambin, se logr el rejuvenecimiento del clon hbrido 9251-4, el cual se encuentra en una etapa de multiplicacin para la generacin de brotes que sern utilizados para el enraizamiento de vitroplantas. Adems, se logr establecer en condiciones in vitro 3 clones selectos de E. nitens y 4 clones selectos de Lenga, los cuales se encuentran en proceso de estabilizacin, mientras ocurre el rejuvenecimiento de los tejidos, .

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    1. INTRODUCCIN

    El extenso ciclo de vida de los rboles, determina que un programa clsico de mejoramiento gentico requiera de mucho tiempo para ser desarrollado, en este contexto la propagacin vegetativa se convierte en una herramienta muy til para el mejorador, pues permite capturar y transferir rpidamente las ganancias genticas, obtenidas en cualquier etapa de los programas a las plantaciones comerciales (Kleinschmit et al., 1993; Mac Rae y Cotteril, 1997). Adems, esta habilidad para capturar las ganancias genticas (aditivas y no aditivas), permite la multiplicacin a gran escala de plantas que exhiben combinaciones especficas de genes o plantas hbridas, las cuales es prcticamente imposible de reproducir mediante semillas (Potts et al., 1992). Por esta razn, es posible obtener altas ganancias en aquellas caractersticas deseables, que por su baja heredabilidad, no se traspasan eficientemente a la descendencia por va sexual, como normalmente lo son el crecimiento, peso seco, contenido de celulosa y otros caracteres de inters forestal (Gutirrez, 2005).

    Durante las ltimas dcadas, las tecnologas de propagacin vegetativa han experimentado un intenso desarrollo, haciendo realidad la silvicultura clonal en especies de importancia comercial como pinos y eucaliptos, adems de numerosos hbridos (Bettinger et al., 2009; Assis, 2011). No obstante, an persisten barreras biolgicas que inciden sobre los procesos de clonacin, la ms seria se relaciona con la maduracin de los tejidos vegetales en rboles adultos y su propagacin vegetativa, la cual es muy difcil para algunas especies y prcticamente imposible en otras (Rodrguez et al., 2005). Otra limitante que restringe la aplicacin operacional de la propagacin clonal, es el mayor costo de las plantas clonadas en relacin a las producidas mediante semillas, por efecto de la mayor manipulacin e infraestructura requerida por las tcnicas de propagacin vegetativa.

    En el caso de las especies forestales, el enraizamiento de estacas es la tcnica ms

    utilizada a nivel mundial, para la produccin masiva de plantas clonadas; la facilidad de implementacin y el menor costo en relacin a otros sistemas de propagacin vegetativa, explican la amplia preferencia por esta tcnica (Gutirrez et al., 1994; Gutirrez, 1998); sin embargo el sistema requiere del uso de plantas donadoras de propgulos que presenten un estatus juvenil.

    El Instituto Forestal, a travs del Grupo de Investigacin de Mejoramiento Gentico y

    Biotecnologa, actualmente desarrolla programas de mejora en varias de las especies forestales de inters econmico para el pas y en los cuales se han generado genotipos forestales de gran valor productivo, que requieren ser rejuvenecidos para su aprovechamiento, en esquemas de propagacin clonal basados en el enraizamiento de estacas. De esta manera, el material gentico puede ser transferido a terceros, mediante la realizacin de proyectos de I+D o bien mediante convenios directos con los interesados en utilizar este material.

    En base, a una evaluacin de las necesidades del sector productivo, el valor gentico que

    representan los distintos clones que componen las poblaciones de mejora y las estrategias implementadas para las especies que actualmente cuentan con programas de mejoramiento en desarrollo, se identific como material gentico prioritario para ser sometidos a procesos de rejuvenecimiento a 2 clones de E. globulus denominados de alta productividad, el clon hbrido 9251-4 (E. globulus x E tereticornis), 3 clones de E. nitens y 5 clones de Lenga, Se utiliz como tcnica de rejuvenecimiento la regeneracin de plantas va organognesis somtica, debido fundamentalmente a que es una tcnica no destructiva del rbol original (genotipo selecto), la calidad de las plantas producidas y la posibilidad de mantencin del estado juvenil mediante la preservacin de germoplasma en condiciones in vitro.

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    2. Objetivo.

    Rejuvenecer genotipos forestales de alto valor gentico y productivo, a travs de la regeneracin de rboles adultos selectos va organognesis somtica, como un paso previo para posibilitar la masificacin clonal de los genotipos selectos que considera este estudio.

    3. Antecedentes generales y revisin de bibliografa. Organognesis somtica.

    Es ampliamente aceptado que las hormonas vegetales cumplen un rol fundamental en los procesos de maduracin y su reversin. Se ha determinado, que reguladores del crecimiento, como el cido abscsico, giberelinas y citoquininas, pueden ser utilizados para manipular procesos de revigorizacin y rejuvenecimiento. Se considera a la citoquinina benciladenina (BA), como una de las molculas antienvejecimiento ms importantes, la cual puede ser aplicada tanto en procedimientos de aplicacin externa como en cultivos in vitro para promover revigorizacin; en stos ltimos induce desarrollo de yemas axilares y, dependiendo de su concentracin en los medios de cultivo, puede inducir la formacin de yemas adventicias que a menudo demuestran rejuvenecimiento total (Rodriguez et al., 2005). Por esta razn, se identifica a las tcnicas de micropropagacin, particularmente la organognesis somtica, como una de las vas ms eficaces para la reversin y mantencin de la juvenilidad fisiolgica en rboles adultos (McComb y Bennet, 1986; Franclet et al., 1987).

    La organognesis somtica, implica la diferenciacin monopolar de un rgano para dar

    origen a una planta bajo condiciones estriles de laboratorio. Usualmente, la diferenciacin monopolar ocurre al colocar un explante (segmento nodal o apical y meristemas) en un medio nutritivo enriquecido con sustancias hormonales (citoquininas/auxinas). Los cultivos son mantenidos durante todo el proceso de multiplicacin en ambientes controlados con iluminacin artificial, fotoperodo y temperatura. Cuando los brotes alcanzan un tamao adecuado, se colocan en un medio con auxinas para inducir enraizamiento y posteriormente se realiza la aclimatacin de las vitroplantas, a condiciones ex vitro. El proceso es influenciado por el genotipo, estado fisiolgico del explante, edad y condiciones in vitro de luz, temperatura y constitucin del medio nutritivo, en especial de las concentraciones hormonales (Ahuja, 1983).

    La organognesis somtica es una alternativa muy til cuando no se obtienen buenos

    resultados mediante enraizamiento de estacas, se requiere aumentar la tasa de multiplicacin, y en el caso de rboles adultos para revertir y mantener su juvenilidad fisiolgica (McComb y Bennet, 1986). Tambin, es adecuada para la conservacin en un estado juvenil de genotipos forestales, mediante la utilizacin de tcnicas de crecimiento retardado in vitro.

    El principal inconveniente de la tcnica, es el extenso perodo de tiempo requerido para

    lograr la activacin de los tejidos, ya que es necesario al menos un ao de subcultivos sucesivos, para que se produzca rejuvenecimiento en tejidos maduros. Adicionalmente, factores relacionados con la contaminacin endgena y caractersticas fisiolgicas inherentes al clon, limitan la eficacia de esta tcnica (Le Roux y Van Staden, 1991).

    Uno de los aspectos ms difciles de abordar, en la organognesis de rboles adultos, es la

    introduccin de material asptico, a condiciones in vitro. En general, la desinfeccin de brotes colectados directamente en terreno es difcil, debido a la gran cantidad de contaminacin tanto

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    exgena como endgena presente en este material (De Fossard et al., 1977). Segn, Le Roux y Van Staden (1991) es virtualmente imposible esterilizar este material sin daar severamente el tejido de los explantes iniciales. La edad del material es un factor importante que condiciona el establecimiento de cultivos aspticos (Grewal et al., 1980), idealmente ste debiera tener muchas de las cualidades encontradas en brotes juveniles, por esta razn es comn emplear tcnicas de pre-tratamiento del material adulto, con el fin de obtener explantes iniciales adec