Download (Coffea arabica) Propagación de los híbridos F1 de café

Propagación de los
híbridos en el laboratorio
El Laboratorio de Biotecnología del CATIE en colaboración con la cooperación
técnica francesa (CIRAD) desarrolló y validó la técnica de propagación in vitro
de los híbridos F1 por embriogénesis somática. Estos esfuerzos han sido
fundamentales en la multiplicación de estos materiales para ser distribuidos
y evaluados en América Central. Sin embargo, después de casi 20 años,
la distribución de estos materiales no ha sido exitosa. Entre las principales
limitantes están los problemas técnicos asociados a la producción masiva
por embriogénesis somática; y en consecuencia el alto costo unitario de las
plantas para el productor.
Hoy día, el CATIE ha hecho innovaciones en la multiplicación de estos
materiales y combina el uso de la embriogénesis somática para producir plantas
madre juveniles que son utilizadas en jardines clonales en invernadero, para la
multiplicación de los híbridos en una segunda etapa a partir del enraizamiento
de estaquillas. La combinación de estos dos procesos permitirá al productor
de café obtener los híbridos en corto tiempo y a un costo muy inferior.
Aunque el Laboratorio de Biotecnología del CATIE ha propagado la mayoría
de estos materiales, actualmente se está dando prioridad a la multiplicación de
los híbridos recomendados ‘Centroamericano y ‘Milenio’. El híbrido ‘L4A5’está
siendo clonado debido a las buenas expectativas generadas por la tolerancia
a la roya y la alta productividad en zonas de altitud media como Turrialba.
¿Porqué utilizar
los híbridos F1?
Las variedades seleccionadas han mostrado buena
adaptabilidad a diferentes alturas y zonas cafetaleras,
comprendiendo alturas bajas desde 800 msnm; medias de
1000 a 1200 msnm; y altas, más de 1200 msnm. En términos
de crecimiento los clones presentan mayor altura y bandolas
más largas que las variedades tradicionales. Además son
más precoces y productivos con rendimientos importantes
desde los 18 meses después de la siembra. Son más
productivos que las variedades convencionales, tanto en
sistemas agroforestales (58%) como a pleno sol (34%). El
tamaño del grano es similar o superior que en las variedades
tradicionales; y la calidad de taza es la misma que en estas
variedades bajo las mismas condiciones de cultivo, con
incrementos en la calidad de taza si se usan las variedades
apropiadas para cada región. Estos híbridos se recomiendan
por presentar tolerancia a la roya, aunque pueden ser
susceptibles a otras enfermedades y plagas, dependiendo
del híbrido y de las condiciones de cultivo.
¿Porqué los híbridos
no pueden propagarse
por semilla?
Debido a que los híbridos F1 son el producto de cruces
dirigidos entre padres diferentes, NO DEBEN SER
PROPAGADOS POR LA VÍA SEXUAL UTILIZANDO
SEMILLA; sólo se deben propagar vegetativamente
para mantener las características propias del híbrido
seleccionado. La propagación vegetativa de estos
materiales permite su multiplicación clonal y asegura la
producción de réplicas idénticas a las plantas madre de
cada uno de los híbridos.
Papel del CATIE en la
transferencia tecnológica y
distribución de los híbridos
El CATIE ofrece las herramientas tecnológicas
desarrolladas para la propagación de los
híbridos F1 de café a través del suministro
de material vegetal (plantas madre
juveniles) y capacitación técnica en las
etapas del proceso que pueden ser
establecidas por caficultores en sus
fincas, cooperativas o asociaciones
de café. Consideramos que el nuevo
modelo de propagación de los híbridos,
donde se combina la embriogénesis
somática con el enraizamiento
de estaquillas en invernadero y la
transferencia tecnológica a los entes
cafetaleros, permitirá la integración
de los productores en operaciones de
multiplicación a gran escala; y lo más
importante es que facilitará el acceso
rápido y económico de los híbridos para ser
plantados en los sistemas de producción.
Esta publicación fue posible gracias al apoyo del Departamento Social Unidad de Agricultura Servicio Agrícola Exterior,
bajo los términos del Acuerdo No. 59-314-4-016. Las opiniones expresadas aquí son las del autor
y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la USDA o el Servicio Exterior de Agricultura.
Para más información:
Laboratorio de Biotecnología
Tel: (506) 2558 - 2386
aguilarm@catie.ac.cr
www.catie.ac.cr
Propagación de los
híbridos F1 de café
(Coffea arabica)
por embriogénesis somática
¿En qué consiste la propagación vegetativa por embriogénesis somática?
Híbridos F1 de café
Son plantas híbridas de café obtenidas por el cruce
inducido entre las variedades tradicionales cultivadas en
América Central como la ‘Caturra’ y el ‘Catuaí’, reconocidas
principalmente por su buena calidad de taza, y variedades
silvestres de la colección de germoplasma del CATIE que
aportan características de resistencia a enfermedades y
plagas. Estos cruces se desarrollaron hace más de 20 años en
el marco del programa de mejoramiento genético regional de
café para América Central, liderado por PROMECAFE, CIRAD
y el CATIE. Después de un largo proceso de selección en los
diferentes países y diferentes condiciones agroecológicas,
de los 98 híbridos generados, tres de ellos se recomendaron
para su distribución en la región, el ‘Centroamericano’
(L13A44), el ‘Milenio’ (L12A28) y ‘Casiopea’ (L4A34). Ellos
se seleccionaron con base en la arquitectura de la planta,
precocidad, rendimiento, calidad de taza y tolerancia a las
plagas que afectan el café.
4
La embriogénesis somática es una forma de reproducción asexual o vegetativa que se inicia a partir del cultivo de segmentos de tejido aislados de la planta (hojas, flores,
tallos, raíces, etc) llamados explantes, que en condiciones de cultivo in vitro apropiadas (medios de cultivo, reguladores del crecimiento, fotoperiodo,etc) tienen el potencial de
iniciar el desarrollo de embriones asexuales. En café se utiliza el cultivo de segmentos de hoja para la embriogénesis somática indirecta o de alta frecuencia que se caracteriza
por la proliferación de células embriogénicas y la formación de masas de callo embriogénico (callogénesis) que contienen los embriones somáticos en estado globular. Estos
embriones posteriormente continuarán la vía de desarrollo embriogénico hasta convertirse en plantas completas, siempre y cuando se les proporcione las condiciones de cultivo
adecuadas. A continuación se muestra el protocolo de multiplicación de los híbridos F1 de café, cada una de las fases de cultivo en laboratorio tiene requerimientos diferentes en
la composición del medio de cultivo, fotoperiodo y tiempo de cultivo.
1
Mantenimiento de
las plantas madre en
invernadero
Las plantas madre de cada uno
de los híbridos se encuentran
en un invernadero cerrado
con el objetivo de darles un
manejo adecuado de riego,
fertilización y control de plagas
que permitan mantener las
plantas en buenas condiciones
fisiológicas y fitosanitarias
para la producción constante
de hojas que serán llevadas al
laboratorio para el cultivo de
explantes.
2
Establecimiento de
cultivos celulares
embriogénicos en medio
de cultivo sólido
Segmentos de hoja son
colocados sobre un medio de
cultivo sólido para iniciar el
proceso de la embriogénesis
somática. Las hojas inmaduras
se cosechan de las plantas
madre y en el laboratorio son
desinfectadas superficialmente
con agentes desinfectantes
como el cloro y lavadas con
agua destilada estéril. Dentro
de la campana de flujo laminar,
bajo condiciones asépticas,
los segmentos de hoja de
aproximadamente 1 cm son
aislados y cultivados en el
medio de cultivo inicial para
la inducción de callo primario.
Después de un mes de cultivo,
los explantes son subcultivados
a un segundo medio donde se
desarrolla el callo embriogénico
después de 4 – 6 ó más meses
de cultivo dependiendo del
híbrido.
3
Los embriones regenerados en estado de torpedo
son transferidos a recipientes RITA® (Recipiente
de Inmersión Temporal Automatizado) para su
germinación y conversión en planta. Estos recipientes
permiten el cultivo en medio líquido utilizando la
inmersión temporal, es decir, que el material vegetal
es expuesto al cultivo en medio líquido de manera
intermitente por periodos de tiempo establecidos. Cada
RITA puede permanecer en cultivo aproximadamente
5 meses, con cambios de medio líquido cada mes y
con cosechas de plantas a partir del tercer mes. La
ventaja del sistema es que permite la manipulación
de gran cantidad de embriones y/o plantas en un solo
recipiente reduciendo el trabajo intensivo.
Regeneración de los embriones somáticos
La regeneración de los embriones somáticos puede
hacerse de dos maneras; a partir del cultivo en
medio sólido para la regeneración rápida y directa
de los embriones (2.5 meses); o bien mediante el
establecimiento de suspensiones celulares embriogénicas
(SCE) en medio de cultivo líquido (3 meses), que permite
la multiplicación de los agregados embriogénicos y
posteriormente la regeneración de los embriones en
medio de cultivo sólido (2.5 meses). La ventaja de este
método es que permite la multiplicación del callo y es muy
útil principalmente para los híbridos que producen callo
embriogénico en menor frecuencia y cantidad.
Germinación de embriones somáticos y
conversión en planta
5
Aclimatación de plantas en el invernadero
Las plantas con uno o más pares de hojas verdaderas
son seleccionadas de los recipientes RITA y
transferidas a bandejas plásticas que contienen el ‘peat
moss’como sustrato. Estas bandejas son colocadas
en el invernadero dentro de túneles de plástico con
una humedad relativa cercana al 100% para su
aclimatación. Durante el endurecimiento las plantas
son sometidas a un régimen de riego y fertilización
adecuado. A los 3 o 4 meses de aclimatación las
plantas están endurecidas y listas para pasar a la etapa
de producción de estaquillas enraizadas.
Propagación de los híbridos por estaquillas enraizadas
Las plantas aclimatadas son llevadas al invernadero de propagación en el
Banco de Semillas Forestales (BSF) para el establecimiento de jardines
clonales. El carácter juvenil de las plantas producidas por embriogénesis
somática permite utilizarlas como plantas madre para la producción
continua de rebrotes durante dos o más años; los rebrotes son enraizados
en el invernadero y las plantas son desarrolladas durante un lapso de 4 a 5
meses y estarán listas para sembrar en las fincas.
Propagación de los
híbridos en el laboratorio
El Laboratorio de Biotecnología del CATIE en colaboración con la cooperación
técnica francesa (CIRAD) desarrolló y validó la técnica de propagación in vitro
de los híbridos F1 por embriogénesis somática. Estos esfuerzos han sido
fundamentales en la multiplicación de estos materiales para ser distribuidos
y evaluados en América Central. Sin embargo, después de casi 20 años,
la distribución de estos materiales no ha sido exitosa. Entre las principales
limitantes están los problemas técnicos asociados a la producción masiva
por embriogénesis somática; y en consecuencia el alto costo unitario de las
plantas para el productor.
Hoy día, el CATIE ha hecho innovaciones en la multiplicación de estos
materiales y combina el uso de la embriogénesis somática para producir plantas
madre juveniles que son utilizadas en jardines clonales en invernadero, para la
multiplicación de los híbridos en una segunda etapa a partir del enraizamiento
de estaquillas. La combinación de estos dos procesos permitirá al productor
de café obtener los híbridos en corto tiempo y a un costo muy inferior.
Aunque el Laboratorio de Biotecnología del CATIE ha propagado la mayoría
de estos materiales, actualmente se está dando prioridad a la multiplicación de
los híbridos recomendados ‘Centroamericano y ‘Milenio’. El híbrido ‘L4A5’está
siendo clonado debido a las buenas expectativas generadas por la tolerancia
a la roya y la alta productividad en zonas de altitud media como Turrialba.
¿Porqué utilizar
los híbridos F1?
Las variedades seleccionadas han mostrado buena
adaptabilidad a diferentes alturas y zonas cafetaleras,
comprendiendo alturas bajas desde 800 msnm; medias de
1000 a 1200 msnm; y altas, más de 1200 msnm. En términos
de crecimiento los clones presentan mayor altura y bandolas
más largas que las variedades tradicionales. Además son
más precoces y productivos con rendimientos importantes
desde los 18 meses después de la siembra. Son más
productivos que las variedades convencionales, tanto en
sistemas agroforestales (58%) como a pleno sol (34%). El
tamaño del grano es similar o superior que en las variedades
tradicionales; y la calidad de taza es la misma que en estas
variedades bajo las mismas condiciones de cultivo, con
incrementos en la calidad de taza si se usan las variedades
apropiadas para cada región. Estos híbridos se recomiendan
por presentar tolerancia a la roya, aunque pueden ser
susceptibles a otras enfermedades y plagas, dependiendo
del híbrido y de las condiciones de cultivo.
¿Porqué los híbridos
no pueden propagarse
por semilla?
Debido a que los híbridos F1 son el producto de cruces
dirigidos entre padres diferentes, NO DEBEN SER
PROPAGADOS POR LA VÍA SEXUAL UTILIZANDO
SEMILLA; sólo se deben propagar vegetativamente
para mantener las características propias del híbrido
seleccionado. La propagación vegetativa de estos
materiales permite su multiplicación clonal y asegura la
producción de réplicas idénticas a las plantas madre de
cada uno de los híbridos.
Papel del CATIE en la
transferencia tecnológica y
distribución de los híbridos
El CATIE ofrece las herramientas tecnológicas
desarrolladas para la propagación de los
híbridos F1 de café a través del suministro
de material vegetal (plantas madre
juveniles) y capacitación técnica en las
etapas del proceso que pueden ser
establecidas por caficultores en sus
fincas, cooperativas o asociaciones
de café. Consideramos que el nuevo
modelo de propagación de los híbridos,
donde se combina la embriogénesis
somática con el enraizamiento
de estaquillas en invernadero y la
transferencia tecnológica a los entes
cafetaleros, permitirá la integración
de los productores en operaciones de
multiplicación a gran escala; y lo más
importante es que facilitará el acceso
rápido y económico de los híbridos para ser
plantados en los sistemas de producción.
Esta publicación fue posible gracias al apoyo del Departamento Social Unidad de Agricultura Servicio Agrícola Exterior,
bajo los términos del Acuerdo No. 59-314-4-016. Las opiniones expresadas aquí son las del autor
y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la USDA o el Servicio Exterior de Agricultura.
Para más información:
Laboratorio de Biotecnología
Tel: (506) 2558 - 2386
aguilarm@catie.ac.cr
www.catie.ac.cr
Propagación de los
híbridos F1 de café
(Coffea arabica)
por embriogénesis somática
Propagación de los
híbridos en el laboratorio
El Laboratorio de Biotecnología del CATIE en colaboración con la cooperación
técnica francesa (CIRAD) desarrolló y validó la técnica de propagación in vitro
de los híbridos F1 por embriogénesis somática. Estos esfuerzos han sido
fundamentales en la multiplicación de estos materiales para ser distribuidos
y evaluados en América Central. Sin embargo, después de casi 20 años,
la distribución de estos materiales no ha sido exitosa. Entre las principales
limitantes están los problemas técnicos asociados a la producción masiva
por embriogénesis somática; y en consecuencia el alto costo unitario de las
plantas para el productor.
Hoy día, el CATIE ha hecho innovaciones en la multiplicación de estos
materiales y combina el uso de la embriogénesis somática para producir plantas
madre juveniles que son utilizadas en jardines clonales en invernadero, para la
multiplicación de los híbridos en una segunda etapa a partir del enraizamiento
de estaquillas. La combinación de estos dos procesos permitirá al productor
de café obtener los híbridos en corto tiempo y a un costo muy inferior.
Aunque el Laboratorio de Biotecnología del CATIE ha propagado la mayoría
de estos materiales, actualmente se está dando prioridad a la multiplicación de
los híbridos recomendados ‘Centroamericano y ‘Milenio’. El híbrido ‘L4A5’está
siendo clonado debido a las buenas expectativas generadas por la tolerancia
a la roya y la alta productividad en zonas de altitud media como Turrialba.
¿Porqué utilizar
los híbridos F1?
Las variedades seleccionadas han mostrado buena
adaptabilidad a diferentes alturas y zonas cafetaleras,
comprendiendo alturas bajas desde 800 msnm; medias de
1000 a 1200 msnm; y altas, más de 1200 msnm. En términos
de crecimiento los clones presentan mayor altura y bandolas
más largas que las variedades tradicionales. Además son
más precoces y productivos con rendimientos importantes
desde los 18 meses después de la siembra. Son más
productivos que las variedades convencionales, tanto en
sistemas agroforestales (58%) como a pleno sol (34%). El
tamaño del grano es similar o superior que en las variedades
tradicionales; y la calidad de taza es la misma que en estas
variedades bajo las mismas condiciones de cultivo, con
incrementos en la calidad de taza si se usan las variedades
apropiadas para cada región. Estos híbridos se recomiendan
por presentar tolerancia a la roya, aunque pueden ser
susceptibles a otras enfermedades y plagas, dependiendo
del híbrido y de las condiciones de cultivo.
¿Porqué los híbridos
no pueden propagarse
por semilla?
Debido a que los híbridos F1 son el producto de cruces
dirigidos entre padres diferentes, NO DEBEN SER
PROPAGADOS POR LA VÍA SEXUAL UTILIZANDO
SEMILLA; sólo se deben propagar vegetativamente
para mantener las características propias del híbrido
seleccionado. La propagación vegetativa de estos
materiales permite su multiplicación clonal y asegura la
producción de réplicas idénticas a las plantas madre de
cada uno de los híbridos.
Papel del CATIE en la
transferencia tecnológica y
distribución de los híbridos
El CATIE ofrece las herramientas tecnológicas
desarrolladas para la propagación de los
híbridos F1 de café a través del suministro
de material vegetal (plantas madre
juveniles) y capacitación técnica en las
etapas del proceso que pueden ser
establecidas por caficultores en sus
fincas, cooperativas o asociaciones
de café. Consideramos que el nuevo
modelo de propagación de los híbridos,
donde se combina la embriogénesis
somática con el enraizamiento
de estaquillas en invernadero y la
transferencia tecnológica a los entes
cafetaleros, permitirá la integración
de los productores en operaciones de
multiplicación a gran escala; y lo más
importante es que facilitará el acceso
rápido y económico de los híbridos para ser
plantados en los sistemas de producción.
Esta publicación fue posible gracias al apoyo del Departamento Social Unidad de Agricultura Servicio Agrícola Exterior,
bajo los términos del Acuerdo No. 59-314-4-016. Las opiniones expresadas aquí son las del autor
y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la USDA o el Servicio Exterior de Agricultura.
Para más información:
Laboratorio de Biotecnología
Tel: (506) 2558 - 2386
aguilarm@catie.ac.cr
www.catie.ac.cr
Propagación de los
híbridos F1 de café
(Coffea arabica)
por embriogénesis somática
¿En qué consiste la propagación vegetativa por embriogénesis somática?
Híbridos F1 de café
Son plantas híbridas de café obtenidas por el cruce
inducido entre las variedades tradicionales cultivadas en
América Central como la ‘Caturra’ y el ‘Catuaí’, reconocidas
principalmente por su buena calidad de taza, y variedades
silvestres de la colección de germoplasma del CATIE que
aportan características de resistencia a enfermedades y
plagas. Estos cruces se desarrollaron hace más de 20 años en
el marco del programa de mejoramiento genético regional de
café para América Central, liderado por PROMECAFE, CIRAD
y el CATIE. Después de un largo proceso de selección en los
diferentes países y diferentes condiciones agroecológicas,
de los 98 híbridos generados, tres de ellos se recomendaron
para su distribución en la región, el ‘Centroamericano’
(L13A44), el ‘Milenio’ (L12A28) y ‘Casiopea’ (L4A34). Ellos
se seleccionaron con base en la arquitectura de la planta,
precocidad, rendimiento, calidad de taza y tolerancia a las
plagas que afectan el café.
4
La embriogénesis somática es una forma de reproducción asexual o vegetativa que se inicia a partir del cultivo de segmentos de tejido aislados de la planta (hojas, flores,
tallos, raíces, etc) llamados explantes, que en condiciones de cultivo in vitro apropiadas (medios de cultivo, reguladores del crecimiento, fotoperiodo,etc) tienen el potencial de
iniciar el desarrollo de embriones asexuales. En café se utiliza el cultivo de segmentos de hoja para la embriogénesis somática indirecta o de alta frecuencia que se caracteriza
por la proliferación de células embriogénicas y la formación de masas de callo embriogénico (callogénesis) que contienen los embriones somáticos en estado globular. Estos
embriones posteriormente continuarán la vía de desarrollo embriogénico hasta convertirse en plantas completas, siempre y cuando se les proporcione las condiciones de cultivo
adecuadas. A continuación se muestra el protocolo de multiplicación de los híbridos F1 de café, cada una de las fases de cultivo en laboratorio tiene requerimientos diferentes en
la composición del medio de cultivo, fotoperiodo y tiempo de cultivo.
1
Mantenimiento de
las plantas madre en
invernadero
Las plantas madre de cada uno
de los híbridos se encuentran
en un invernadero cerrado
con el objetivo de darles un
manejo adecuado de riego,
fertilización y control de plagas
que permitan mantener las
plantas en buenas condiciones
fisiológicas y fitosanitarias
para la producción constante
de hojas que serán llevadas al
laboratorio para el cultivo de
explantes.
2
Establecimiento de
cultivos celulares
embriogénicos en medio
de cultivo sólido
Segmentos de hoja son
colocados sobre un medio de
cultivo sólido para iniciar el
proceso de la embriogénesis
somática. Las hojas inmaduras
se cosechan de las plantas
madre y en el laboratorio son
desinfectadas superficialmente
con agentes desinfectantes
como el cloro y lavadas con
agua destilada estéril. Dentro
de la campana de flujo laminar,
bajo condiciones asépticas,
los segmentos de hoja de
aproximadamente 1 cm son
aislados y cultivados en el
medio de cultivo inicial para
la inducción de callo primario.
Después de un mes de cultivo,
los explantes son subcultivados
a un segundo medio donde se
desarrolla el callo embriogénico
después de 4 – 6 ó más meses
de cultivo dependiendo del
híbrido.
3
Los embriones regenerados en estado de torpedo
son transferidos a recipientes RITA® (Recipiente
de Inmersión Temporal Automatizado) para su
germinación y conversión en planta. Estos recipientes
permiten el cultivo en medio líquido utilizando la
inmersión temporal, es decir, que el material vegetal
es expuesto al cultivo en medio líquido de manera
intermitente por periodos de tiempo establecidos. Cada
RITA puede permanecer en cultivo aproximadamente
5 meses, con cambios de medio líquido cada mes y
con cosechas de plantas a partir del tercer mes. La
ventaja del sistema es que permite la manipulación
de gran cantidad de embriones y/o plantas en un solo
recipiente reduciendo el trabajo intensivo.
Regeneración de los embriones somáticos
La regeneración de los embriones somáticos puede
hacerse de dos maneras; a partir del cultivo en
medio sólido para la regeneración rápida y directa
de los embriones (2.5 meses); o bien mediante el
establecimiento de suspensiones celulares embriogénicas
(SCE) en medio de cultivo líquido (3 meses), que permite
la multiplicación de los agregados embriogénicos y
posteriormente la regeneración de los embriones en
medio de cultivo sólido (2.5 meses). La ventaja de este
método es que permite la multiplicación del callo y es muy
útil principalmente para los híbridos que producen callo
embriogénico en menor frecuencia y cantidad.
Germinación de embriones somáticos y
conversión en planta
5
Aclimatación de plantas en el invernadero
Las plantas con uno o más pares de hojas verdaderas
son seleccionadas de los recipientes RITA y
transferidas a bandejas plásticas que contienen el ‘peat
moss’como sustrato. Estas bandejas son colocadas
en el invernadero dentro de túneles de plástico con
una humedad relativa cercana al 100% para su
aclimatación. Durante el endurecimiento las plantas
son sometidas a un régimen de riego y fertilización
adecuado. A los 3 o 4 meses de aclimatación las
plantas están endurecidas y listas para pasar a la etapa
de producción de estaquillas enraizadas.
Propagación de los híbridos por estaquillas enraizadas
Las plantas aclimatadas son llevadas al invernadero de propagación en el
Banco de Semillas Forestales (BSF) para el establecimiento de jardines
clonales. El carácter juvenil de las plantas producidas por embriogénesis
somática permite utilizarlas como plantas madre para la producción
continua de rebrotes durante dos o más años; los rebrotes son enraizados
en el invernadero y las plantas son desarrolladas durante un lapso de 4 a 5
meses y estarán listas para sembrar en las fincas.
¿En qué consiste la propagación vegetativa por embriogénesis somática?
Híbridos F1 de café
Son plantas híbridas de café obtenidas por el cruce
inducido entre las variedades tradicionales cultivadas en
América Central como la ‘Caturra’ y el ‘Catuaí’, reconocidas
principalmente por su buena calidad de taza, y variedades
silvestres de la colección de germoplasma del CATIE que
aportan características de resistencia a enfermedades y
plagas. Estos cruces se desarrollaron hace más de 20 años en
el marco del programa de mejoramiento genético regional de
café para América Central, liderado por PROMECAFE, CIRAD
y el CATIE. Después de un largo proceso de selección en los
diferentes países y diferentes condiciones agroecológicas,
de los 98 híbridos generados, tres de ellos se recomendaron
para su distribución en la región, el ‘Centroamericano’
(L13A44), el ‘Milenio’ (L12A28) y ‘Casiopea’ (L4A34). Ellos
se seleccionaron con base en la arquitectura de la planta,
precocidad, rendimiento, calidad de taza y tolerancia a las
plagas que afectan el café.
4
La embriogénesis somática es una forma de reproducción asexual o vegetativa que se inicia a partir del cultivo de segmentos de tejido aislados de la planta (hojas, flores,
tallos, raíces, etc) llamados explantes, que en condiciones de cultivo in vitro apropiadas (medios de cultivo, reguladores del crecimiento, fotoperiodo,etc) tienen el potencial de
iniciar el desarrollo de embriones asexuales. En café se utiliza el cultivo de segmentos de hoja para la embriogénesis somática indirecta o de alta frecuencia que se caracteriza
por la proliferación de células embriogénicas y la formación de masas de callo embriogénico (callogénesis) que contienen los embriones somáticos en estado globular. Estos
embriones posteriormente continuarán la vía de desarrollo embriogénico hasta convertirse en plantas completas, siempre y cuando se les proporcione las condiciones de cultivo
adecuadas. A continuación se muestra el protocolo de multiplicación de los híbridos F1 de café, cada una de las fases de cultivo en laboratorio tiene requerimientos diferentes en
la composición del medio de cultivo, fotoperiodo y tiempo de cultivo.
1
Mantenimiento de
las plantas madre en
invernadero
Las plantas madre de cada uno
de los híbridos se encuentran
en un invernadero cerrado
con el objetivo de darles un
manejo adecuado de riego,
fertilización y control de plagas
que permitan mantener las
plantas en buenas condiciones
fisiológicas y fitosanitarias
para la producción constante
de hojas que serán llevadas al
laboratorio para el cultivo de
explantes.
2
Establecimiento de
cultivos celulares
embriogénicos en medio
de cultivo sólido
Segmentos de hoja son
colocados sobre un medio de
cultivo sólido para iniciar el
proceso de la embriogénesis
somática. Las hojas inmaduras
se cosechan de las plantas
madre y en el laboratorio son
desinfectadas superficialmente
con agentes desinfectantes
como el cloro y lavadas con
agua destilada estéril. Dentro
de la campana de flujo laminar,
bajo condiciones asépticas,
los segmentos de hoja de
aproximadamente 1 cm son
aislados y cultivados en el
medio de cultivo inicial para
la inducción de callo primario.
Después de un mes de cultivo,
los explantes son subcultivados
a un segundo medio donde se
desarrolla el callo embriogénico
después de 4 – 6 ó más meses
de cultivo dependiendo del
híbrido.
3
Los embriones regenerados en estado de torpedo
son transferidos a recipientes RITA® (Recipiente
de Inmersión Temporal Automatizado) para su
germinación y conversión en planta. Estos recipientes
permiten el cultivo en medio líquido utilizando la
inmersión temporal, es decir, que el material vegetal
es expuesto al cultivo en medio líquido de manera
intermitente por periodos de tiempo establecidos. Cada
RITA puede permanecer en cultivo aproximadamente
5 meses, con cambios de medio líquido cada mes y
con cosechas de plantas a partir del tercer mes. La
ventaja del sistema es que permite la manipulación
de gran cantidad de embriones y/o plantas en un solo
recipiente reduciendo el trabajo intensivo.
Regeneración de los embriones somáticos
La regeneración de los embriones somáticos puede
hacerse de dos maneras; a partir del cultivo en
medio sólido para la regeneración rápida y directa
de los embriones (2.5 meses); o bien mediante el
establecimiento de suspensiones celulares embriogénicas
(SCE) en medio de cultivo líquido (3 meses), que permite
la multiplicación de los agregados embriogénicos y
posteriormente la regeneración de los embriones en
medio de cultivo sólido (2.5 meses). La ventaja de este
método es que permite la multiplicación del callo y es muy
útil principalmente para los híbridos que producen callo
embriogénico en menor frecuencia y cantidad.
Germinación de embriones somáticos y
conversión en planta
5
Aclimatación de plantas en el invernadero
Las plantas con uno o más pares de hojas verdaderas
son seleccionadas de los recipientes RITA y
transferidas a bandejas plásticas que contienen el ‘peat
moss’como sustrato. Estas bandejas son colocadas
en el invernadero dentro de túneles de plástico con
una humedad relativa cercana al 100% para su
aclimatación. Durante el endurecimiento las plantas
son sometidas a un régimen de riego y fertilización
adecuado. A los 3 o 4 meses de aclimatación las
plantas están endurecidas y listas para pasar a la etapa
de producción de estaquillas enraizadas.
Propagación de los híbridos por estaquillas enraizadas
Las plantas aclimatadas son llevadas al invernadero de propagación en el
Banco de Semillas Forestales (BSF) para el establecimiento de jardines
clonales. El carácter juvenil de las plantas producidas por embriogénesis
somática permite utilizarlas como plantas madre para la producción
continua de rebrotes durante dos o más años; los rebrotes son enraizados
en el invernadero y las plantas son desarrolladas durante un lapso de 4 a 5
meses y estarán listas para sembrar en las fincas.
Propagación de los
híbridos en el laboratorio
El Laboratorio de Biotecnología del CATIE en colaboración con la cooperación
técnica francesa (CIRAD) desarrolló y validó la técnica de propagación in vitro
de los híbridos F1 por embriogénesis somática. Estos esfuerzos han sido
fundamentales en la multiplicación de estos materiales para ser distribuidos
y evaluados en América Central. Sin embargo, después de casi 20 años,
la distribución de estos materiales no ha sido exitosa. Entre las principales
limitantes están los problemas técnicos asociados a la producción masiva
por embriogénesis somática; y en consecuencia el alto costo unitario de las
plantas para el productor.
Hoy día, el CATIE ha hecho innovaciones en la multiplicación de estos
materiales y combina el uso de la embriogénesis somática para producir plantas
madre juveniles que son utilizadas en jardines clonales en invernadero, para la
multiplicación de los híbridos en una segunda etapa a partir del enraizamiento
de estaquillas. La combinación de estos dos procesos permitirá al productor
de café obtener los híbridos en corto tiempo y a un costo muy inferior.
Aunque el Laboratorio de Biotecnología del CATIE ha propagado la mayoría
de estos materiales, actualmente se está dando prioridad a la multiplicación de
los híbridos recomendados ‘Centroamericano y ‘Milenio’. El híbrido ‘L4A5’está
siendo clonado debido a las buenas expectativas generadas por la tolerancia
a la roya y la alta productividad en zonas de altitud media como Turrialba.
¿Porqué utilizar
los híbridos F1?
Las variedades seleccionadas han mostrado buena
adaptabilidad a diferentes alturas y zonas cafetaleras,
comprendiendo alturas bajas desde 800 msnm; medias de
1000 a 1200 msnm; y altas, más de 1200 msnm. En términos
de crecimiento los clones presentan mayor altura y bandolas
más largas que las variedades tradicionales. Además son
más precoces y productivos con rendimientos importantes
desde los 18 meses después de la siembra. Son más
productivos que las variedades convencionales, tanto en
sistemas agroforestales (58%) como a pleno sol (34%). El
tamaño del grano es similar o superior que en las variedades
tradicionales; y la calidad de taza es la misma que en estas
variedades bajo las mismas condiciones de cultivo, con
incrementos en la calidad de taza si se usan las variedades
apropiadas para cada región. Estos híbridos se recomiendan
por presentar tolerancia a la roya, aunque pueden ser
susceptibles a otras enfermedades y plagas, dependiendo
del híbrido y de las condiciones de cultivo.
¿Porqué los híbridos
no pueden propagarse
por semilla?
Debido a que los híbridos F1 son el producto de cruces
dirigidos entre padres diferentes, NO DEBEN SER
PROPAGADOS POR LA VÍA SEXUAL UTILIZANDO
SEMILLA; sólo se deben propagar vegetativamente
para mantener las características propias del híbrido
seleccionado. La propagación vegetativa de estos
materiales permite su multiplicación clonal y asegura la
producción de réplicas idénticas a las plantas madre de
cada uno de los híbridos.
Papel del CATIE en la
transferencia tecnológica y
distribución de los híbridos
El CATIE ofrece las herramientas tecnológicas
desarrolladas para la propagación de los
híbridos F1 de café a través del suministro
de material vegetal (plantas madre
juveniles) y capacitación técnica en las
etapas del proceso que pueden ser
establecidas por caficultores en sus
fincas, cooperativas o asociaciones
de café. Consideramos que el nuevo
modelo de propagación de los híbridos,
donde se combina la embriogénesis
somática con el enraizamiento
de estaquillas en invernadero y la
transferencia tecnológica a los entes
cafetaleros, permitirá la integración
de los productores en operaciones de
multiplicación a gran escala; y lo más
importante es que facilitará el acceso
rápido y económico de los híbridos para ser
plantados en los sistemas de producción.
Esta publicación fue posible gracias al apoyo del Departamento Social Unidad de Agricultura Servicio Agrícola Exterior,
bajo los términos del Acuerdo No. 59-314-4-016. Las opiniones expresadas aquí son las del autor
y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la USDA o el Servicio Exterior de Agricultura.
Para más información:
Laboratorio de Biotecnología
Tel: (506) 2558 - 2386
aguilarm@catie.ac.cr
www.catie.ac.cr
Propagación de los
híbridos F1 de café
(Coffea arabica)
por embriogénesis somática