Crioconservación de semillas ortodoxas (Fréjol: Phaseolus vulgaris) e intermedias (Maní: Arachis hypogaea) de la agrobiodiversidad del Ecuador conservada en el Banco de Germoplasma del INIAP

Abstract

Los Antecedentes que dan lugar a esta tesis son que la conservación de recursos fitogenéticos es esencial para garantizar la seguridad alimentaria y la biodiversidad. Por lo que este estudio trata de destacar la importancia de desarrollar técnicas avanzadas de crioconservación para preservar la viabilidad de semillas y ejes embrionarios de cultivos de alto valor económico y genético, como Phaseolus vulgaris y Arachis hypogaea. Estas especies no solo representan recursos esenciales para la agricultura, sino también modelos clave para investigar los efectos del almacenamiento a largo plazo y las respuestas biológicas a los tratamientos criogénicos. Por esta razón, el objetivo general de la tesis doctoral es desarrollar y optimizar protocolos de crioconservación para semillas y ejes embrionarios de Phaseolus vulgaris y Arachis hypogaea, evaluando su viabilidad, vigor y composición bioquímica post-tratamiento. La metodología empleada en esta tesis se basa en los procedimientos desarrollados en estudios previos sobre crioconservación y germinación de semilla y ejes embrionarios de Phaseolus vulgaris y Arachis hypogaea. Estos procesos incluyen desde la desinfección y preparación del material vegetal, hasta los análisis de germinación, criopreservación y recuperación in vitro, aplicados en diversos contextos experimentales A partir de los estudios realizados en esta tesis se logró conseguir los siguientes resultados, como datos clave sobre la viabilidad y el vigor post tratamiento en semillas enteras y ejes embrionarios de Phaseolus vulgaris L y Arachis hypogaea L, lo cual permitió desarrollar protocolos específicos de manejo y conservación. Los tratamientos de envejecimiento y crioconservación en semillas de fréjol no afectaron el porcentaje de germinación, alcanzando valores no significativamente diferentes del control. El porcentaje de germinación fue mayor cuando se estudiaron los ejes embrionarios aislados. En semillas de maní, los 9 tratamientos de envejecimiento y crioconservación afectaron positivamente la germinación y el vigor de las plántulas, pero los ejes embrionarios de semillas envejecidas no rehidratadas no germinaron. Se evaluó el efecto de la desecación en gel de sílice y criopreservación afectaron positivamente la germinación y el vigor de las plántulas en semillas enteras y ejes embrionarios. Las dos variables cuantitativas, longitud de brotes y raíces mostraron variabilidad entre las cinco variedades; se observaron diferencias significativas entre los cuatro tratamientos evaluados para semillas enteras y ejes embrionarios. Además, se evaluó el efecto los tratamientos criogénicos y su impacto en la composición bioquímica, como el contenido de prolina en los ejes embrionarios de fréjol fue mayor, a las 24 h de germinación, en el control que en los de semillas desecadas y crioconservadas. En el maní, a las 24 h, en el control y en los ejes embrionarios de las semillas criopreservadas, el contenido de prolina fue menor que en los obtenidos de las semillas desecadas. En fréjol, la presencia de O2⁻ se detectó exclusivamente en las raíces de las plántulas en todos los tratamientos, mientras que en maní fue más abundante en el tegumento de la semilla. Los resultados sugieren que la vía ascorbato-glutatión desempeña un papel en la adaptación a condiciones de estrés mediadas por EROs tanto en especies ortodoxas como subortodoxas. Con la información generada se logró establecer un protocolo específico para la crioconservación de ejes embrionarios de Maní, que incluye una deshidratación de 1 hora en gel de sílice, seguida de una crioprotección de 1 hora con la Solución de Vitrificación Vegetal 2 (PVS2). Las dimensiones promedio de los ejes embrionarios excisados fueron de 5.6 mm de largo y 3.5 mm de ancho, con una longitud promedio de la plúmula de 2.2 mm. Este protocolo se aplicó a cinco genotipos con buenos resultados para germinación y para el enraizamiento fue significativamente menor. En conclusión, estos hallazgos destacan la relevancia de los tratamientos criogénicos en la conservación de especies clave para la agricultura y la seguridad alimentaria. Asimismo, los protocolos propuestos proporcionan soluciones prácticas para bancos de germoplasma y proyectos de mejoramiento genético, apoyando la preservación sostenible de recursos genéticos esenciales a nivel mundial.