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Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://rid.unrn.edu.ar/handle/20.500.12049/10188

Título: Evaluación del cultivo in vitro de variedades nacionales de lúpulo (Humulus lupulus) como una alternativa a la propagación agámica tradicional
Autor(es): Di Sario, Luciana
Director: Boeri, Patricia Alejandra
Fecha de publicación: 16-may-2023
Citación: Di Sario, Luciana (2023).Evaluación del cultivo in vitro de variedades nacionales de lúpulo (Humulus lupulus) como una alternativa a la propagación agámica tradicional.Trabajo Final de grado. Universidad Nacional de Río Negro
Abstract: The hop (Humulus lupulus L.) is a plant of the Cannabaceae family that is characterised by being a climber, with a tall growth. The optimum geographical distribution in both hemispheres for its growth is between latitudes 35° and 55°, a region in which the city of Viedma, in the province of Río Negro, is located. Since the attraction of the crop lies in the production of cones (female inflorescences), which are mainly used as flavouring and aromatizing in beer production, the industry concentrates its demand on the female plants, which excludes the possibility of propagation via seeds. As a result, hops are almost exclusively multiplied asexually, through rhizomes or nodal cuttings, which represents a disadvantage for local producers in terms of material quality and production costs, because these practices, sustained over time, favour the spread and accumulation of viral and fungal infections. On the other hand, at present, the cultivation of national varieties has not only been relegated, but also, together with imported varieties, they don’t fulfill demands and needs of the national market. In this context, the present project aimed to evaluate the responses of three national varieties of hops, Mapuche, Nahuel and Traful to in vitro tissue culture, in order to provide the first knowledge bases on their propagation through plant biotechnology, and to meet the current demands of the brewing sector. Thus, the responses to PTC of two types of explants were evaluated: meristems and nodal sections. An efficient methodology for disinfection of plant material was established which allowed the cultivation of meristems in Murashige and Skoog (MS) nutrient medium, at half the original concentration, added with different combinations and concentrations of growth regulators. Although cytokinin-added (BAP 0.88 μM) media were used to induce multiple shoot formation, this morphogenic response was not obtained. However, this medium allowed the differentiation of meristems into shoots, which then elongated when transferred to medium with gibberellins (AG3 2.89 μM). Additionally, rooting of these shoots was achieved in two culture stages: first with IBA (2.46 μM) and BAP (0.88 μM), and then with IBA (9.84 μM) and 2,4-D (0.45 μM). However, auxin media were not essential for root formation, as some rhizogenesis events were also recorded on auxin-free media. Also, in the meristem culture, it was observed that, as incubation time increased, and with it the exposure of the tissues to different growth regulators, callus formation increased, as well as the events of indirect organogenesis. On the other hand, although it was not possible to adjust an efficient disinfection protocol for the nodal sections, between 5 and 20% of explants were obtained free of contamination, which allowed us to advance with tissue culture, and to have sterile material, which was then successfully multiplied. Thus,in the cultivation of microstakes from in vitro material, between 30 and 70% more nodal sections rooted in medium free of growth regulators were observed than in auxin medium, which depended on the variety. The presence of auxins in the culture medium promoted callus formation; however, in contrast to the response observed in the rooting of shoots derived from differentiated meristems, direct organogenesis prevailed in this case. Additionally, synthetic seeds were made from the encapsulation of meristems, and the influence of different storage times at 4°C was evaluated prior to their cultivation under controlled light and temperature conditions (photoperiod of 16 h light/ 8 h dark and 21 ± 2°C). The culture medium used for conversion was MS at half the original concentration, supplemented with BAP (0.88 μM) and AG3 (2.89 μM). Although the three hop varieties responded favourably to this biotechnique, without having obtained callus formation, Mapuche was the one that registered the highest conversion percentages, and some rooting events, which made it possible to obtain complete plants. On the other hand, the process of acclimatisation and rustication of the vitroplants obtained from the different trials carried out during the research was initiated, achieving 100% survival. In conclusion, this work constitutes the first report on the establishment of in vitro cultivation of the Argentinean hop varieties Mapuche, Nahuel and Traful. It was also possible to establish a protocol for obtaining synthetic seeds by encapsulation of meristems, which allowed progress to be made towards the establishment of new methodologies for agamic propagation and conservation of these varieties. However, new trials should be designed to optimise the disinfection of explants, especially for nodal sections from the field, and to increase the conversion and rooting percentages of seedlings obtained from synthetic seeds. Keywords: plant tissue culture (PTC), organogenesis, synthetic seeds, growth regulators.
Resumen: El lúpulo (Humulus lupulus L.) es una planta de la familia Cannabaceae que se caracteriza por ser trepadora, con crecimiento en altura. La distribución geográfica óptima en ambos hemisferios para su crecimiento se encuentra entre las latitudes 35º y 55°, región en la que se encuentra la ciudad de Viedma, provincia de Río Negro. Dado que la atracción del cultivo radica en la producción de conos (inflorescencias femeninas), que son utilizados principalmente como saborizantes y aromatizantes en la producción de cerveza, la industria concentra su demanda en las plantas femeninas, lo cual excluye la posibilidad de propagación a través de las semillas. Por ello, el lúpulo se multiplica casi exclusivamente de forma asexual, a través de rizomas o esquejes nodales, lo que representa una desventaja para los productores locales en términos de calidad del material y de costos de producción, debido a que estas prácticas, sostenidas en el tiempo, favorecen la dispersión y acumulación de infecciones virales y fúngicas. Por otra parte, en la actualidad, el cultivo de las variedades nacionales no sólo ha quedado relegado, sino que, junto a las variedades importadas, no se ajustan a las demandas y necesidades del mercado nacional. En este contexto, el presente proyecto tuvo como objetivo evaluar las respuestas al cultivo de tejidos in vitro de tres variedades nacionales de lúpulo, Mapuche, Nahuel y Traful, con el fin de proporcionar las primeras bases del conocimiento sobre la propagación de éstas a través de la biotecnología vegetal, en vista de satisfacer las demandas actuales del sector cervecero. Así, se evaluaron las respuestas al CTV de dos tipos de explantes: meristemas y secciones nodales. Se logró establecer una metodología eficiente de desinfección del material vegetal que permitió el cultivo de meristemas en el medio nutritivo de Murashige y Skoog (MS), a la mitad de la concentración original, adicionado con diferentes combinaciones y concentraciones de reguladores de crecimiento. A pesar de que se utilizaron medios adicionados con citocininas para inducir la formación de brotes múltiples (BAP 0,88 μM), esta respuesta morfogénica no fue obtenida. No obstante, este medio permitió la diferenciación de los meristemas en brotes, que luego elongaron cuando fueron transferidos a un medio con giberelinas (AG3 2,89 μM). Adicionalmente, se logró el enraizamiento de estos brotes en dos etapas de cultivo: una primera con IBA (2,46 μM) y BAP (0,88 μM), y luego con IBA (9,84 μM) y 2,4-D (0,45 μM). Sin embargo, los medios auxínicos no resultaron imprescindibles para la formación de raíces, debido a que también se registraron algunos eventos de rizogénesis en medios libres de auxinas. Asimismo, en el cultivo de meristemas se observó que, conforme aumentó el tiempo de incubación, y con ello la exposición de los tejidos a distintos reguladores de crecimiento, la formación de callo se incrementó, así como también los eventos de organogénesis indirecta. Por otra parte, si bien no se logró ajustar un protocolo eficiente de desinfección para las secciones nodales, se obtuvo entre un 5 y 20% de explantes libres de contaminación, que permitieron avanzar con el cultivo de tejidos, y disponer de material estéril, que luego fue multiplicado exitosamente. Así, en el cultivo microestacas procedentes de material in vitro, se observó entre un 30 y 70% más de secciones nodales enraizadas en medio libre de reguladores de crecimiento, respecto al cultivo en medio auxínico, lo que dependió de la variedad. La presencia de auxinas en el medio de cultivo promovió la formación de callos; sin embargo, en contraposición con la respuesta observada en el enraizamiento de brotes derivados de los meristemas diferenciados, en este caso prevaleció la organogénesis directa. Adicionalmente, se realizaron semillas sintéticas a partir del encapsulamiento de meristemas, y se evaluó la influencia de diferentes tiempos de almacenamiento a 4°C, previo al cultivo de éstas en condiciones controladas de luz y temperatura (fotoperiodo de 16 hs luz/ 8 horas oscuridad y 21 ± 2ºC). El medio de cultivo utilizado para la conversión fue MS a la mitad de la concentración original, suplementado con BAP (0,88 μM) y AG3 (2,89 μM). Si bien las tres variedades de lúpulo respondieron favorablemente a esta biotécnica, sin haber obtenido la formación de callo, Mapuche fue la que registró mayores porcentajes de conversión, y algunos eventos de enraizamiento, que permitieron obtener plantas completas. Por otra parte, se inició el proceso de aclimatación y rusticación de las vitroplantas obtenidas de los diferentes ensayos realizados durante la investigación, logrando un 100% de supervivencia. En conclusión, este trabajo constituye el primer reporte sobre el establecimiento del cultivo in vitro de las variedades de lúpulo de origen argentino, Mapuche, Nahuel y Traful. Asimismo, se logró establecer un protocolo para la obtención de semillas sintéticas mediante la encapsulación de meristemas, lo cual permitió avanzar hacia el establecimiento de nuevas metodologías de propagación agámica y conservación de estas variedades. No obstante, se deberán diseñar nuevos ensayos tendientes a optimizar la desinfección de los explantes, especialmente para las secciones nodales procedentes de campo, y aumentar los porcentajes de conversión y enraizamiento de plántulas obtenidas a partir de semillas sintéticas.
URI: http://rid.unrn.edu.ar/handle/20.500.12049/10188
Aparece en las colecciones: Ingeniería en Biotecnología

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