Estrategia de conservación in vitro de germoplasma para Agave sp

     UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN      

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Diseño y Conservación de Germoplasmas

Producto Integrador Final.

Estrategia de conservación in vitro de germoplasma para Agave spp.

CARRERA: Licenciado en Biotecnología Genómica

INTEGRANTES:

Brandom Arturo Reyes Serna                                    1869518

David Alejandro Gómez Castruita                           1725163

SEMESTRE 8°

GRUPO 482

DOCENTE: Dr. Jorge Armando Verduzco Martínez

SAN NICOLÁS DE LOS GARZA, N. L., A 27 DE MARZO DEL 2022

Introducción:

El agave o maguey es un género de plantas monocotiledóneas, generalmente suculentas, pertenecientes a la antigua familia Agavaceae, a la cual se le debe su nombre. Actualmente se encuentran en la familia Asparagaceae según el sistema de clasificación APG III. Su área de origen es la región árida que hoy se encuentra repartida entre el norte de México, el sur de los Estados Unidos y Colombia, etc. Se estima que el género empezó a diversificarse hace 12 millones de años, por lo cual ha logrado una enorme diversidad de especies. El género cuenta con cerca de 200 especies y México alberga 150 especies, es decir, el 75 por ciento de este grupo de plantas. Reciben numerosos nombres comunes, como agave, pita, maguey, cabuya, fique o mezcal, entre los más conocidos. Las especies del género son muy parecidas en cuanto a su forma y crecimiento. Forman una gran roseta basal de hojas gruesas y carnosas, en algunos casos de gran tamaño, que se sitúan en espiral alrededor de un tallo corto en relación con su longitud, por lo que aparentan nacer directamente desde el terreno. Generalmente están armadas de robustas espinas leñosas y aplanadas en los márgenes, y una cónica, solitaria, rematando el ápice. Unas pocas especies carecen de espinas. Su crecimiento es lento, y finaliza con la floración. Son monocárpicas. La planta desarrolla un escapo floral, más alto que las hojas, y en el mismo año florece, fructifica, y muere. La mayoría de las especies desarrollan gran cantidad de hijuelos basales alrededor de la roseta original, formando espesas colonias que van desarrollándose y fructificando. En cuanto la organización y composición básica de su genoma, se sabe que estas especies contienen 7.5 pg (haploide) de ADN, que su número básico cromosómico es n=30 y que existen especies poliploides, es decir, con juegos extras de cromosomas. Sin embargo, aún se tiene mucho que explorar en los genomas de estas especies.

El género Agave fue dado a conocer científicamente en Europa, en 1753, por el naturalista sueco Carlos Linneo, quien lo tomó del griego Agavos. En México, diferentes culturas dieron distintos nombres a esta planta: metl, mecetl (náhuatl), uadá (otomí), doba (zapoteco) y akamba (purépecha). Los españoles usaron la palabra caribeña maguey para nombrarla y este es, quizá, el nombre común más difundido.

Justificación:

Varias especies de este género son fuente de materias primas para alimentos o para fabricar utensilios, como por ejemplo:

• Edulcorantes como el sirope o jarabe de agave, miel y azúcar;
• Bebidas fermentadas: aguamiel y pulque;
• Aguardientes como el mezcal, el tequila, el sotol, el bacanora o el licor de cocuy;
• Fibras de las hojas, usadas en hilaturas para tejidos, hamacas y empaques, sobre todo del henequén (Agave fourcroydes) y Agave sisalana;
• Papel, a partir del bagazo residual;
• Tejas hechas con las hojas secas;
• Vigas hechas con el quiote (tallo);
• Clavos, punzones y agujas obtenidas de las espinas;

El tequila se produce en Jalisco desde hace 200 años, y su producción es motor clave de la economía del estado, pues genera más de un millón de empleos en 115 mil hectáreas sembradas con Agave Tequilana weber variedad azul, que producen 220 millones de litros con la jima de unas 335 millones de plantas. Existen muchas variedades de agave tequilero, entre ellas: chato, chino, pata de mula, mano larga, bermejo, zingüin y moraleño. Sin embargo, la variedad que preferentemente cultivan los agricultores tequileros, es la "azul" (Tequilana weber). Otro muy conocido es el mezcal, de este también existen muchas variedades para su producción, entre las que destacan: arroqueño, cenizo, cimarrón, espadín, estoquillo, lechuguilla, mexicano, papalometl, papalote, serrano, tepextate y madrecuixe. El mezcal es un producto rentable, pues su producción genera 9,000 empleos directos y más de 36,000 indirectos. Al cierre de 2015, se georeferenciaron unas 2,700 hectáreas de maguey cultivado de productores asociados al Consejo Regulador. Las ventas, en México y para exportación, alcanzaron los 3 millones de litros.

El sector productivo de Agave es un importante motor económico, particularmente en la elaboración de mezcal y tequila. El valor de las exportaciones de Mezcal se incrementaron en el periodo de 2012 a 2015 en un 322% anual. El valor de las exportaciones aumentó desde 263,768 dólares (2012) hasta 19,796,627 dólares. Son aproximadamente 47 países a donde se exporta el mezcal, sobresaliendo los Estados Unidos con el 61.13%. El volumen de exportaciones de mezcal para el periodo 2012-2015 se incrementó un 353% anual (desde 22,325 litros hasta 2,076,624 litros). Los países que destacan en las exportaciones de mezcal son Estados Unidos, Alemania, Reino Unido, España, Australia, Italia, Canadá, entre otros. En el caso de México, en el 2006 se reportó la existencia de 625 fábricas, 80 plantas envasadoras y 130 marcas de mezcal. Para 2014 el número de marcas registradas ascendió a 362 y la producción de mezcal aumentó un 48% en los últimos 3 años. Existen 526 asociados a COMERCAM, siendo 494 productores de mezcal y 301 productores de agave. Oaxaca es el estado con mayor producción de mezcal, con un 93.7 % de la producción total en 2014 seguido por Zacatecas con una producción de 4.4 %.

Respecto a las exportaciones de Tequila, sumaron los 1,186 millones de dólares en 2015, de este total Estados Unidos representó el 80.53%. El valor de las exportaciones entre 2012 y 2015 fue de 11.36% y del volumen exportado de 0.57% anual. Este último, ascendió a 158.8 millones de litros para el 2015. Los principales países que importaron tequila fueron Estados Unidos de América, España, Panamá, Alemania, Rusia, Reino Unido e Irlanda, Letonia, Francia, Japón, etc.

La identificación del valor patrimonial de los magueyes de las diferentes regiones de México se sustenta en la historia, en la tradición misma de su aprovechamiento y constituyen importantes manifestaciones del patrimonio cultural intangible del pueblo mexicano.

Objetivo:

Debido a la importancia cultural y económica de este cultivo, el objetivo es establecer un método de conservación in vitro para especies del género Agave, como alternativa para el uso racional de estas especies, algunas de las cuales (según NOM-059-SEMARNAT-2010) se encuentran amenazadas debido a su explotación.

Diseño del sistema de conservación: 

Debido a la naturaleza ortodoxa de las semillas de agave y con el fin de prevenir la erosión de la variación genética, se opta por una estrategia de conservación ex-situ mediante el almacenamiento de semillas de Agave a diferentes temperaturas y periodos de tiempo. El presente trabajo se desarrolló en el laboratorio de Biología Molecular Vegetal, ubicado en el Centro de Investigación y Estudios Avanzados en Fitomejoramiento de la Facultad de Ciencias Agrícolas, de la Universidad Autónoma del Estado de México, Campus Universitario “El Cerrillo”, Toluca, Estado de México.

Metodología:

Se recolectaron frutos de Agave victoriae-reginae en campos de Toluca, Estado de México (19°24'32.12" LN y 99°41'26.80" LO). Luego se limpiaron y homogeneizaron para ser usadas en los diferentes tratamientos de almacenamiento. Se tomaron muestras de 500 semillas para evaluar el contenido de humedad, registrando previamente el peso fresco de la muestra. El porcentaje de humedad luego se redujo mediante una cámara de deshidratación con cloruro de calcio (CaCl2) durante un periodo de 2 meses, hasta alcanzar niveles de 3 - 4% de humedad. Se utilizaron cinco tratamientos de temperatura (26, 6, -20, -70 y -196 °C) y cuatro periodos de evaluación en el tiempo de preservación ( 1,  6, 9 y 12 meses). Las semillas almacenadas entre los 26 y -70 °C se almacenaron en sobres de papel dentro de frascos de cristal con cloruro de calcio, para la temperatura de -196°C, se utilizaron crioviales de 1.5 ml de capacidad. Para el caso de la temperatura de -196°C y -70°C, se tomó en cuenta la temperatura y el tiempo de introducción para la inmersión de la muestra al tanque criogénico. Se inició en 0 °C y descendió 10 °C cada minuto al introducirse al tanque criogénico, hasta la inmersión total. La evaluación de viabilidad a través del porcentaje de germinación se estableció in vitro, por lo cual, las semillas se extrajeron del tanque y se colocaron a temperatura ambiente por 20 minutos. Luego se desinfectaron con alcohol al 70% por un minuto y posteriormente pasaron a una solución de hipoclorito de sodio al 50% por 20 minutos. Una vez desinfectadas, las semillas se llevaron a una campana de flujo laminar y se enjuagaron 3 veces con agua estéril. Las semillas luego fueron sembradas en frascos con medio de cultivo MS libre de hormonas 7% de agar y un pH de 5.7. Luego se sembraron en 20 frascos y se incubaron en una cámara a 26 °C, con fotoperiodo de 16 horas de luz. La viabilidad se evaluó hasta los 15 días de siembra y durante 2 semanas se observó el desarrollo morfológico de las plántulas para descartar la presencia de posibles malformaciones. Los porcentajes de germinación se analizaron por ANOVA factorial. El sitio de conservación se realizará en el banco de germoplasma CNRG (Centro Nacional de Recursos Genéticos), ubicado en Tepatitlán, Jalisco.

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