Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas ISSN:

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1 Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas ISSN: Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias México Gaudencio Sedano, C.; Alejandro Manzo, G.; Reymundo Roldán, H.; Castellanos S., José Alfredo Propagación in vitro de orquídeas y otras ornamentales Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas, vol. 1, 2015, pp Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Estado de México, México Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 Acapulco, Guerrero, 19, 20 y 21 de febrero de 2015 p Propagación in vitro de orquídeas y otras ornamentales Gaudencio Sedano, C. 1, Alejandro Manzo, G. 1, Reymundo Roldán, H. 1, José Alfredo Castellanos S. 1 Profesor Investigador Universidad Autónoma Chapingo. Resumen Debido a que la división por pseudobulbos, es un proceso de propagación muy lento, se busca probar el método de propagación in vitro, con diferentes porciones de la planta (tallos, semillas, hojas, etc.).con el objetivo de realizar propagación masiva de plantas de la región de Jonotla, Puebla, buscando que esta sirva para un uso racional de este recurso y así fomentar su conservación en esta región, se construye un laboratorio de cultivos en instalaciones de la Universidad Autónoma Chapingopara poder realizar investigaciones con orquídeas, y otras ornamentales utilizando este método. La investigación se realizará con orquídeas del género Dendrobium, procedentes de colectas realizadas en el Mucicipio de Jonotla, Puebla, participarán en éstas, estudiantes tesistas de las carreras de Agroecología y Socialogía Rural. Partiendo de la experiencia obtenida por la Tesista Luisa De Jesús Rivera durante el año 2014, quien realizó pruebas con pseudobulbos del género Stanhopea oculataen La Perla, Veracruz. Palabras clave: Orquídeas, in vitro, Dendrobium, pseudobulbos. Introducción Se realizan estudios de propagación In vitro de Orquídeas del género dendrobium, dentro del proyecto denominado estudios etnobotánicos de orquídeas, que se efectúa en la región, Texcoco, Jonotla, Puebla y la Perla Veracruz. Se realizó propagación de orquídeas del género Stanhopea en La Perla, Veracruz, utilizando el método de reproducción asexual de división por pseudebulbos, probando tres sustratos (De Jesús Rivera, L. 2014), sin embargo el número de plantas producido es muy bajo. En México, las plantas ornamentales, a pesar de no ser un producto básico como son las frutas u hortalizas, revisten gran importancia cultural, ambiental, social y económica. Se aprovechan más de especies con una superficie de hectáreas distribuidas en 20 estados de la república y generando empleos directos. 90% de la producción se destina al mercado nacional y 10% a la exportación, principalmente como flor de corte y esquejes (Guzmán, 2011). Las entidades federativas líderes en superficie sembrada y en valor de la producción son el Estado de México, Puebla y Morelos, con 70% y 89%, respectivamente. Las principales flores son la rosa, gladiola y crisantemo las cuales ocupan 62% de la superficie sembrada. Destacan de entre las diferentes especies ornamentales, por su valor de la producción, en cuanto a la superficie cultivada, las orquídeas, seguidas por las rosas, hortensias, ciclamen, crisantemos, lilium, geranios, gerberas y Nochebuenas (Leyva, 2014). Las Orquídeas pertenecen a la familia Orquidaceae, considerada la de mayor número de especies entre los vegetales, se le encuentra en todos los hábitats y en ambientes muy diversos (Freuler, 2008). Sin embargo, los hábitats con mayor abundancia son las zonas húmedas y muy húmedas. Los países con mayor diversidad son los ecuatoriales (Ecuador, Colombia, Brasil y Perú) Rittershausen, 2007).

3 452 Acapulco, Guerrero, 19, 20 y 21 de febrero de 2015 Gaudencio Sedano, C. et al. México es un país importante por la gran cantidad de estudios taxonómicos que se han realizado; aquí se han clasificado más de mil especies de orquídeas, muchas de ellas endémicas. Cuando llegaron los europeos, aquí ya se conocía y manejaba la vainilla, orquídea aromática utilizada para la elaboración de una bebida con chocolate. A las orquídeas se les encuentra en todo el país pero es más abundante en zonas cálido-húmedas (Lecoufle, 2006). A pesar de ser importante en las culturas indígenas y campesinas, existen alrededor de 20 especies en peligro de extinción. La principal problemática de la propagación de las orquídeas es que su sobrevivencia depende de la relación simbiótica que realizan con los hongos micorrízicos mientras que en cultivo asimbiótico pueden llegar a germinar hasta 90% de sus semillas. Por lo antes expuesto, se hace necesaria la investigación de técnicas de propagación que permitan la conservación y una explotación sustentable, que a la vez proporcione beneficios a las comunidades de las regiones de origen. Justificación El Centro de Investigaciones Interdisciplinarias y de Servicio en Ciencia, Naturaleza, Sociedad y Cultura (CIISCINASYC) ha planteado un proyecto sobre el estudio etnobotánico de las orquídeas en Jonotla, Puebla, en el cual la exploración etnobotánica y propagación de las orquídeas son de interés productivo comercial a futuro, para evitar el saqueo y explotación irracional. Así, para poder propagar las orquídeas de manera controlada el método más eficiente es el cultivo in vitro, el cual ha demostrado en las orquídeas una gran eficiencia en su germinación y desarrollo; por lo que se plantea en el presente proyecto crear un laboratorio de cultivo in vitro para propagar inicialmente las principales orquídeas del municipio de Jonotla, Pue. Marco Teórico Las orquídeas constituyen la familia más grande de las Angiospermas y por lo tanto la más diversa (Abdelnour y Muñoz, 1997). El número de especies fluctúa entre y especies conocidas, las cuales se agrupan en 650 a 900 géneros (Kuan y González, 1993). Se considera la familia con mayor dispersión en el mundo, procedentes de 800 géneros y alrededor de especies, distribuidas por todo el mundo, excepto los polos y desiertos de arena, incluso se han encontrado 7 especies en la zona ártica, pero son más abundantes en las regiones tropicales, cálido-húmedas (Lecoufle, 2005). La familia Orquidáceae pertenece a la clase monocotiledóneae que se caracterizan por una gran diversidad de flores, colores y aromas, además de las interacciones ecológicas que presentan con los agentes polinizadores y con hongos con los cuales forman micorrizas (Lecoufle, 2005). Las orquídeas fueron conocidas desde la antigüedad, existen escritos en China de años. En Grecia le conocían desde 375 antes de Cristo, la palabra orquídea se deriva del griego orchis que apareció por vez primera mencionada en un manuscrito del filósofo griego Theophrastus ( a. C.) el nombre significa testículo, haciendo alusión a los pseudobulbos de algunas especies, y al uso medicinal que se asignaba a esa flor como afrodisiaca y potencial de fertilidad. Con el tiempo, la palabra orchis pasó a ser orchidaceae (término con que se designó a la familia más numerosa del reino vegetal) (Freuler, 2008). En México los nativos usaban una orquídea, la vainilla, para preparar una bebida con el cacao, a la que le conocían como xocolatl. Hacia 1731 floreció la primera orquídea tropical de América en Europa, entonces, se despertó enorme interés por esta planta, que era cultivada por las clases sociales acomodadas. Llegó a presentar tanto interés que provocó lo que se le conoció como la Orquideomanía y al saqueo de estas plantas de sus hábitats naturales en América, llegando a poner a muchas especies en peligro de extinción. Las orquídeas son un grupo de plantas muy diverso algunas de solo unos milímetros de longitud (especies de los géneros Bulbophyllum y Platystele), hasta otras de gran volumen y peso como algunas especies de Grammatophyllum. O bien presentar longitudes de 13.4 m, como es la peruana Sobralia altissima. Las flores varían en tamaños, desde 1 mm (Platystele) hasta las grandes flores de 15 a 20 cm de diámetro. (Paphiopedilum, phragmipedium y Cattleya), e incluso de 76 cm de las flores de Phragmipedium caudatum. Los aromas son muy diversos, una delicada fragancia en Cattleya y un hedor característico en algunas especies de Bulbophyllum (Lecoufle, 2005).

4 Propagación in vitro de orquídeas y otras ornamentales 453 Abundantes en las zonas cálidas y húmedas del planeta, pero con gran adaptación a condiciones ambientales diversos, secos y cálidos, hasta los húmedos y fríos. Son plantas herbáceas, perennes, terrestres, o epífitas, a veces trepadoras (vainilla), a veces saprófitas. Su longevidad es tal que les consideran eternas, ligadas al árbol en el que viven (Lecoufle, 2005). Las orquídeas constituyen una de las familias de plantas con flores que con más facilidad reconoce la mayoría de las personas, un nombre que muchos asocian con flores grandes, bellas y exóticas, muy apreciadas como regalo sofisticado para ocasiones notables. Sin embargo, esto representa una visión sesgada de la familia, pues este grupo manifiesta una gran diversidad de formas florales, muchas de ellas discretas y carentes de valor ornamental, pero importante por las relaciones que crean con su ambiente (Velasco y Beltrán, 2008). Morfología Flor: tiene generalmente seis partes que son; tres sépalos iguales entre sí, ubicados en la parte de atrás y tres pétalos que están enfrente, de los cuales dos son iguales y uno diferente; este último se encuentra al centro de la flor, llamado labelo que es la parte más llamativa y que contiene los órganos reproductivos. Fruto: son nombrados botánicamente como cápsulas, divididos en tres en su interior, los hay largos y ovalados o casi redondos, y pueden tener verrugas o ser muy angulosos. Semillas: están hechas de una sola pieza o cotiledón (monocotiledóneas). En la parte interior de los frutos podemos encontrar miles de semillas. Su forma general varía desde forma de hilo (filiforme) o cilíndrica con punta (fusiforme) y en ocasiones parecen alas o protuberancias. El tamaño varía desde pocas micras (muy pequeño) hasta unos 5 milímetros, y su peso varia de 1 a 22 microgramos. Consta de una cubierta y un embrión, viéndose desprovista del endospermo que sirve para alimentar al embrión mientras salen sus hojas. La testa o cáscara está formada por células muertas y el embrión por un rango de entre ocho y 200 células. Hojas: en todas las orquídeas, las hojas son siempre simples, es decir no presentan divisiones, los márgenes son enteros y no tienen aserraduras ni espinas, por lo general son alargadas y angostas, las cuales se conservan durante muchos años. Las hojas de especies que viven en lugares muy calurosos son cilíndricas, lo que evita que se deshidraten rápido. Tallos: pueden ser de tres tipos principales: tallos cilíndricos, pseudobulbos o cormos. Raíces: las raíces de las orquídeas aéreas están forradas por unas fundas de células muertas y esponjosas llamadas velamen. Poseen clorofila bajo esa cubierta, lo que les permite realizar la fotosíntesis, y facilita la absorción de agua y minerales, ya que estas plantas dependen para su nutrición de las lluvias periódicas, nieblas y ramas húmedas; pueden crecer en todas direcciones y sirven para sujetarse al tronco o ramas de los árboles (Menchaca et al., 2011). Distribución de las orquídeas a nivel mundial La familia Orchidaceae constituye uno de los grupos de plantas más diversos, con alrededor de 25 mil especies conocidas a nivel mundial (Chase et al., 2003; Dressler, 2005). Las orquídeas se distribuyen en todos los continentes (excepto la Antártida) pero su mayor diversidad se concentra en las regiones tropicales. Las especies más vistosas han sido conocidas y apreciadas por diferentes culturas desde tiempos muy antiguos. En China y en Japón se conoce su cultivo desde hace al menos 25 siglos. Figura 1. Distribución total orquidáceas. Distribución de las orquídeas a nivel nacional Se estima que alrededor de 40% de las orquídeas existentes en México son endémicas (Soto, 1996). El país se sitúa en el límite norte del trópico americano, alberga una notable riqueza de orquídeas, de las cuales han sido registrados en el país alrededor de especies y 170 géneros (Hágsater et al., 2005; Soto, 2007).

5 454 Acapulco, Guerrero, 19, 20 y 21 de febrero de 2015 Gaudencio Sedano, C. et al. Propagación sexual Figura 2. Distribución de orquidáceas en México. En México, la mayor variedad y cantidad de orquídeas se encuentran en los estados de Guerrero, Oaxaca, Veracruz y Chiapas. Entre ellas, hay una especie muy importante, originaria de Veracruz, que da un fruto aromático del que se extrae una sustancia para la repostería: la vainilla (CONABIO, 2012). Propagación La nutrición de las orquídeas La mayoría de las orquídeas tienen un hábito de crecimiento epífito, por lo que han evolucionado y se han adaptado para poder sobrevivir en el medio en que se desarrollan, su medio generalmente se caracteriza por tener una escasa retención de humedad y nutrientes. Posiblemente el cambio evolutivo más importante es el desarrollo de raíces especializadas que desempeñan varias funciones, además de darles soporte, ya que, permiten absorber agua y nutrientes del ambiente en forma muy eficiente a través de una capa de células muertas llamada velamen que es muy esponjosa y llena de huecos (Fiatt, 2006). Otro cambio evolutivo importante es el hecho de que las orquídeas captan la luz durante el día, pero procesan los alimentos durante la noche, este cambio es motivado para no tomar C0 2 en el día y evitar la deshidratación, este proceso se le llama Metabolismo Ácido de las Crasuláceas (CAM). Todos estos aspectos hacen que las orquídeas sean plantas de crecimiento muy lento. La propagación sexual en las orquídeas se puede realizar por semillas. Deben cultivarse en laboratorio. La orquídea produce un gran número de semillas, miles por cada fruto, incluso hasta 2 millones de semillas, son de un tamaño como como granos de polvo. En condiciones naturales sólo unas cuantas logran germinar debido a que casi no tienen sustancias de reserva y requieren ser colonizadas por un hongo que vive en el suelo que le proporciona los nutrientes necesarios para germinar y desarrollarse en un principio ( plantas_de_interior/orquideas.htm). División. La propagación por división se puede realizar dividiendo la planta (pseudobulbos) y obtener varios ejemplares. Se dividen los pseudobulbos y se planta cada uno en una maceta distinta de tamaño apropiado y con sustrato fresco. ( orquideas.htm). Cultivo in vitro. La propagación y cultivo de las orquídeas fue revolucionado a partir de las investigaciones de Knudson (1922) quien trabajando con semillas pudo germinarlas en un medio simple con azúcar y a partir de estas investigaciones una gran cantidad de orquídeas se han podido propagar a partir de segmentos de hoja, segmentos nodales de plántulas provenientes de semillas germinadas in vitro, nudos florales, ápices, rizomas y secciones apicales. Destacan los trabajos de Arditti y Ernst (1993) quienes describen las metodologías de propagación in vitro de 83 especies de orquídeas en las cuales se utiliza prácticamente toda la planta como fuente de inóculo y destacan los medios de cultivo MS, KC y VW. Los suplementos orgánicos naturales más importantes son el agua de coco, pulpa de plátano, caseína hidrolizada, entre otros. Goh (1990) realiza un trabajo exhaustivo del cultivo in vitro de orquídeas simpodiales que crecen a lo largo de un rizoma como los géneros Epidendrum, Dendrobium, Cattleya, Oncidium, Bulbophyllum y Encyclia, entre otros. Entre los reguladores de crecimiento más utilizados destacan en la propagación de Paphiopedilumel uso de 13 μm de BA, 1.6 μm de ANA, 0.15 mm de sulfato de adenina y 15% de agua de coco (v/v), logrando con este medio la propagación in vitro y simultáneamente logran el enraizamiento de

6 Propagación in vitro de orquídeas y otras ornamentales 455 los brotes obtenidos. (Huang 2001). En Paphiopedilum philippinensedonde se utilizó como inóculo segmentos de hoja sembrados en el medio MS con los macroelementos al 50% y suplementado con 1 mg l -1 de TDZ ó 1 mg l -1 de 2,4-D y 0.1 mg l -1 de TDZ donde se formaron yemas adventicias directamente de las zonas de corte del tejido en un mes en oscuridad (Yu et al., 2004). Cheah y Sagawa (1978) describen el método de propagación in vitro de Aranda Wendy Scout y Aranthera James Storei, especies en las cuales se utiliza como inóculo ápices y yemas laterales cultivadas en el medio VW sólido con 2% de sacarosa y 15% de agua de coco o 5% de homogenizado de plátano o en medio líquido con agitación a 160 rpm. Después de ocho semanas de cultivo se forman los protocormos (PLBs) los cuales se cultivan exclusivamente en medio líquido sin sacarosa. Las condiciones de incubación fueron luz continua las 24 h y 26 C y una iluminación de 40 µmol m -2 s -1 (Cheah y Sagawa, 1978). Solis de la Piedra (2002) realizó la evaluación de los medios de cultivo KC y VW suplementados con pulpa de plátano y carbón activado en el cultivo in vitro de Brassavola cucullata L. y Oncidium cebolleta (Jacq.) Sw. Los resultados indicaron que ambos medios favorecieron respuestas semejantes en la brotación y el Medio KC (Knudson) fue mejor para la formación de raíces en ambas especies. Materiales y métodos La propagación de las orquídeas de manera eficiente se realizará mediante la germinación de las semillas en un medio de cultivo in vitro razón por la cual es importante contar con un laboratorio de cultivo de tejidos donde se cuente con las condiciones de asepsia requeridas y los reactivos, materiales y equipos necesarios. También, se probarán cortes de porciones de tejidos de pseudobulbos, hojas o raíces. El laboratorio. El laboratorio de propagación in vitro de plantas ornamentales se instalará en el lado oriente del edificio Efraín Hernández Xolocotzi de la Universidad Autónoma Chapingo en Chapingo, México, con una superficie de aproximadamente 22 m 2. Especies vegetales. Las plantas ornamentales inicialmente a propagar en el laboratorio serán diferentes especies de orquídeas del municipio de Jonota, Pue. Literatura citada Abdelnour, E. A. y Muñoz, A Rescate, establecimiento, multiplicación y conservación in vitro de germoplasma de orquídeas en vías de extinción. Cartago, Costa Rica. Instituto Tecnológico de Costa Rica, Vicerrectoría de Investigación y Extensión p. Consultado en línea: 20/04/2014. Disponible: in vitro de orquídeas, org.htm. Arditti, R. E. J. and Ernst, R Micropropagation of orchids. Wiley N. Y. 682 p. Chase, M. W The origin and biogeography of Orchidaceae. In: Pridgeon, A. M.; Cribb, P. J.; Chase, M. W. and Rasmussen, F. N. (Eds.). Genera Orchidacearum. Orchidoideae. Oxford University Press, Oxford. 2:1-9. Chase, M. W.; Freudenstein, J. V.; Cameron, K. M. y Barrett, R. L DNA data and Orchidaceae. Systematics: a new phylogenetic classification. Dixon, K. W. S In: Kell, P. Barrett, R. L. y Cribb, P. J. (Eds.). Orchid conservation. Natural History Publications, Kota Kinabalu, Sabah. Cheah, K. T. and Sagawa, Y In vitro propagation of Aranda Wendy Scout y Aranthera James Storei. HortScience. 13(6): Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso dela Biodiversidad (CONABIO) Orquídeas. Primera edición, México. Dressler, R. L How many orchid species? Selbyana 26: Fiatt, S. R La nutrición en las orquídeas. Asociación Costarricense de Orquideología (ACO). articulo4.htm. Freuler, M. J Orquídeas. Ed. Albatros. Buenos Aires, Argentina 112 p. Gamborg, O. L.; Murashige, T.; Thorpe, A. and Vasil, I. K Plant Tissue Culture Media. In vitro. 12(7): Goh, C. J Orchids, Monopodials. In: handbook of plant cell culture. Ornamental species. Ammirato, P. V.; Evans, D. A. and Sharp, W. R. (Eds). Mac Graw_Hill Publ. Co pp. Guzmán, N. M. A La industria de las ornamentales en México. eleconomista.com.mx/columnas/agro-negocios/2011/10/20/ industria-las-ornamentales-mexico. Hágsater, E.; Soto, M. A.; Salazar, G. A.; Jiménez, R.; López, M. A. y Dressler, R. L Las orquídeas de México. Instituto Chinoin, A. C. México, D. F. Huang, Li- Chun, Chi-Jen Lin, Ching-I Kuo, Bau-Lian Huang and T. Murashige Paphiopedilum cloning in vitro. Scientia Horticulturae. 91(1-2): Knudson, C Nonsymbiotic germination of orchid seeds. Botanical Gazette 73:1-25. Kuan, C. y González, L Introducción al cultivo y manejo de las orquídeas. 1-16, 47-53, p. Lecoufle, M Orquídeas. Ed. Omega. Barcelona, España. 160 p. Leyva de la C. E Líderes en ornamentales. com.mx/floricultura/lideres-en-ornamentales/. Murashige, T. and Skoog, F A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco tissue cultures. Physiol. Plant. 15: Murashige, T Plant propagation through tissue culture. Ann. Rev. Plant Physiol. 25: Sheehan, T. J Orquídeas. Larson, R. A. (Ed.). Introducción a la floricultura. San Diego, Calif. Academic Press. 551 p.

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