Germinación, micropropagación y microinjerto de distintas especies de kiwi

Zusammenfassung

El kiwi es originario del sudoeste y el centro de China, donde se concentra más del 80% de los taxa de Actinidia y donde probablemente se ha producido la evolución del género. Esta planta ya era utilizada en la medicina tradicional y fue descrita por primera vez en el año 1400 por Chin-Huan Pen Táo, aunque no fue caracterizada y clasificada científicamente hasta mediados del siglo XIX cuando se definió como Actinidia chinensis, perteneciente a la familia Actinidiaceae. A lo largo de su breve historia ha habido numerosos cambios en su nomenclatura y clasificación (Liang 1984; Zhao & Liu 1996; Huang et al. 1999; Li et al. 2007) hasta la situación actual de 54 especies (de las cuales 44 son endémicas de China) y 21 variedades para un total de 75 taxa (especies y variedades). El género Actinidia se caracteriza por ser una liana trepadora, que se cultiva fundamentalmente por sus frutos. Todas las especies de Actinidia son dioicas, aunque algunos cultivares de Actinidia arguta como "Issai" o "Transcarpaciacon" y el cultivar "Szymanowski" de Actinidia kolomikta se comportan como autofértiles (García Rubio et al. 2015). El fruto es una baya de globular a cilíndrica, cuya piel puede estar o no cubierta de pelo. Estas bayas son una excelente fuente de vitaminas C y D, así como de folato y minerales fundamentales como el potasio y el magnesio, conteniendo a su vez muy poco sodio. Además, el kiwi contiene un 2-3% de fibra alimentaria. Además de ello, el color brillante de su pulpa (verde, amarillo o rojo), ha causado que el consumo de frutos de kiwi se haya vuelto tan popular en todo el mundo. Los principales productores de kiwi a nivel mundial son China (2.024.603 toneladas), Italia (541.150 toneladas), Nueva Zelanda (411.783 toneladas), Irán (311.307) y Grecia (274.600 toneladas). En España, se producen unas 21.463 toneladas al año, de las cuales la mitad, 13.123 toneladas, proceden de Galicia, concretamente de las provincias de Pontevedra (7.662 toneladas) y A Coruña (4.961 toneladas). La producción de kiwi a nivel mundial se centraba en dos variedades: una de pulpa verde, la Actinidia chinensis var. deliciosa (A. Chevalier.) A. Chevalier cv "Hayward" y otra de pulpa amarilla, A. chinensis var chinensis (Planchon.) cv "Hort16A", conocida comercialmente como Gold. Este cultivar, desapareció en 2011 debido a un ataque por Pseudomonas syringae pv. Actinidia (Psa), causante del cáncer bacteriano del kiwi. Por ello, el cultivar "Hayward" sigue siendo el de cultivo mayoritario (96%) (Ferguson 2015). No obstante, existen otras variedades y especies de Actinidia con gran potencial económico que o bien no están siendo explotadas o lo hacen en mucha menor medida que las mencionadas anteriormente. Algunas de estas son: A. arguta (Siebold and Zuccarini.) Planchon ex Miquel; A. eriantha Bentham; otros cultivares de A. chinensis var chinensis de pulpa amarilla como "Jintao" o "Dorì" y roja como "Hongyang" y de A. chinensis var deliciosa como "Summerkiwi". La propagación del kiwi puede realizarse por vía sexual, mediante semillas, o bien por vía asexual, por estaquillado, injerto o mediante técnicas de cultivo in vitro. El estaquillado es el método más utilizado para la propagación del kiwi, mientras el injerto es un método de propagación que permite obtener plantas óptimas si el patrón es adecuado, finalmente la micropropagación es la propagación true-to-type (manteniendo las características de la planta original) de un genotipo seleccionado empleando técnicas de cultivo in vitro. La germinación de semillas es un proceso complejo que puede verse dificultado en caso de que las semillas sufran un proceso de dormición que es necesario romper a fin de lograr la germinación. La dormición puede definirse como la incapacidad de una semilla viable de germinar en condiciones favorables para ello. Las semillas de kiwi de forma natural se caracterizan por una germinación errática y pobre, este hecho es un indicativo de la presencia de dormición. Para romper la dormición y con ello lograr la germinación de las semillas, éstas se someten a distintos tratamientos tanto físicos (estratificación, termofotoperiodo), como hormonales (empleo de GA3). La estratificación consiste en someter a las semillas a condiciones de frío (ej. 4ºC) durante distintos periodos de tiempo a fin de emular las bajas temperaturas del invierno y así ayudar a la ruptura de la dormición cuando las semillas son incubadas en condiciones favorables (Sekhukhune et al. 2016a). Como ya se ha mencionado anteriormente, el injerto es una técnica de propagación que permite obtener plantas óptimas si el patrón es el adecuado, permitiendo obtener individuos más vigorosos ya que el sistema radicular del patrón es mejor que el obtenido mediante estaquillado. Además, esta técnica permite obtener plantas que mantienen las propiedades productivas de la planta injertada y las características beneficiosas para el cultivo (resistencia a enfermedades, a condiciones adversas, etc.) del patrón. El microinjerto o micrografting también conocido como, Shoot Tip Grafting (STG) es una técnica de propagación que consiste en colocar un meristemo o brote apical sobre un patrón cultivado asépticamente a partir de semillas o bien procedente de un cultivo in vitro que ha sido previamente decapitado (Hartmann et al. 2002). El objetivo general de esta Tesis Doctoral ha sido el diseño de protocolos sencillos, fiables y repetibles de germinación, micropropagación y microinjerto de diversas especies de kiwi. Para ello se han aplicando técnicas biotecnológicas, métodos estadísticos y herramientas de inteligencia artificial, en concreto redes neuronales artificiales (ANNs) combinadas con lógica difusa (neurofuzzy logic) y algoritmos genéticos (CHAID). Nuestra hipótesis ha sido que mediante el empleo de las últimas herramientas informáticas (ANNs y CHAID) combinadas con métodos estadísticos, seríamos capaces de innovar y diseñar nuevos procedimientos para una exitosa germinación, micropropagación y microinjerto para esos genotipos de kiwi, de una forma sencilla y fácilmente replicable a otros materiales. Para evaluar la validez de dicha hipótesis en el Capítulo II se abordó el desarrollo de un protocolo de germinación, que permitiese romper la dormición y mejorase la germinación de las semillas en ocho genotipos de kiwi. Los resultados de la herramienta de inteligencia artificial, neurofuzzy logic, han permitido identificar aquellos factores que afectan significativamente a la germinación de las semillas, aconsejando emplear varios parámetros para una mejor caracterización de la germinación. En el Capítulo III se abordó el desarrollo de un protocolo completo y adecuado de micropropagación para once genotipos de kiwi, alguno de los cuales no han sido establecidos in vitro aún, empleando como método la organogénesis directa a partir de segmentos nodales y yemas apicales. Los resultados señalaron que se ha diseñado un protocolo eficiente y adecuado para todos los genotipos de kiwi empleados, siendo la primera vez que se establecen in vitro algunos de ellos. Por último, en el Capítulo IV se abordó el desarrollo de un protocolo de microinjerto para variedades del genero Actinidia y tratar de identificar los factores de los que depende el éxito de los microinjertos con el fin de conseguir, a largo plazo, la obtención de nuevas plantas de kiwi microinjertadas con mayor resistencia a la Psa. Los resultados indican que mediante el uso de algoritmos genéticos es posible identificar los factores críticos para el microinjertado en kiwi, desarrollando un protocolo que permite alcanzar porcentajes de viabilidad del 20%.