Avances en el mejoramiento genético de la papaya por métodos convencionales y biotecnológicos

en INIA-Venezuela

Vegas A1, Diaz A, Perez D, Rodriguez D, Angulo L, Demey J-R

1 Prometeo SENESCYT. Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Sede Esmeraldas

II Congreso de Ciencia, Tecnología e Innovación

Universidad Estatal de Bolivar

Guaranda, 15 de octubre 2014

Mejoramiento genético y Biotecnologíade la papaya

Contenido:

• Diagnóstico de zonas productoras en estados centrales

• Selección de plantas con flores hermafroditas elite de la variedad Maradol Roja

• Micropropagación de plantas élite

• Determinacion molecular del sexo

• Relaciones genéticas en la familia Caricácea

• Cruces intergenéricos

Diagnóstico en Zonas Productoras de papaya en los estados centrales, años 2008 y 2009

 

Visita a productores de lechosa en los estados Aragua (12 fincas), Carabobo (1 finca) y Yaracuy (1

finca)

Se identificaron cuatro materiales sembrados:

Híbridos: Maradol (2/14), Carmen (2/14)y Red Lady (1/14)

Variedades: Cartagena Roja (4/14), Maradol (2/14)

Desconocidas: 5/14

Uso de semillas seleccionadasPulpa anaranjada (13/14)

Pulpa amarilla (1/14)

Problemas principales:

•Siembra de Cultivares no identificados (5/14) Plantas heterogéneas

•Alta incidencia del virus de la mancha anillada de la papaya (PRSV) (7/14)

•Baja incidencia: Bacteriosis (Erwinia sp.) (1/14)Hongos (Asperisporium caricae) (1/14)Frutos con carpeloidías Plantas con flores masculinas en algunas poblaciones

PA

PAYA

C

ULT

IVA

R M

AR

AD

OL

Plantas precoces. Porte mediano. Entrenudos cortos. Abundante follaje.Altura de floración y fructificación baja.Alto porcentaje de flores hermafroditas tipo IV (66%), femeninas tipo I (33%), pentandrias e intermedias (tipos II y III, inferior al 1%)Altos Rendimiento 300 t/ha en 20 a 22 meses. Frutos entre 1,6 y 2,2 Kg. Color de la pulpa rojo salmón, firmeza de la pulpa. °Brix sobre 12%.

Población

Localidad Procedencia año N° plantas sembradas

N° plantas seleccionadas

Andromonoicas/ginoicas

Generación

1 San Francisco de Asis, Edo. Aragua

Plantas híbridas, semillas del Caribe®

2008-2009

56 03 2:1 1era

2 Valle de Tucutunemo, Edo. Aragua

Frutos seleccionados en población

2009-2010

96 07 2:1 1era

3 Unidad de Recursos Fitogenéticos, Edo. AraguaEn casa de malla

Callo embriogénicoIn vitro

2010 10 02 1:0(Todas andromonoicas)

1era

1.2 Empresa de Producción Socialista Los Tacarigua, Edo. Carabobo

Plantas seleccionadas en Valle de Tucutunemo

2010-2011

144 05 2:1 2nda

Total 306 17

Selección de plantas andromonoicas de poblaciones Maradol: Localidad, procedencia, año, número de plantas evaluadas y seleccionadas, proporción de plantas andromonoicas/ginoicas, generación.

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE PLANTAS DE PAPAYA EN CAMPO

1. Fase Vegetativa y Floración Altura de la planta hasta 1,70m al primer

año o hasta alcanzar la fructificación.

Inicio de la floración entre 3 y 4 meses después del transplante.

Altura de floración por debajo de 1m.

Plantas femeninas (Tipo I) y hermafroditas de los tipos III y IV (andromonoicas).

Plantas sanas y vigorosas.

Bajo porcentaje de flores estériles y de carpeloidía.

Fuente: Proyecto BTA-FONACIT

CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN DE PLANTAS DE PAPAYA EN CAMPO

2. Fructificación Inicio de fructificación antes de los cuatro meses

después del transplante. Plantas con más de 50 frutos. Inicio de cosecha antes de los 9 meses después del

transplante. Fructificación uniforme a lo largo del tallo. Rendimiento por planta mínimo: 60-80 Kg/año. Peso del fruto hasta 3Kg. Forma del fruto preferiblemente alargada. Ancho de la pulpa mayor de 3cm. Color de la pulpa preferiblemente anaranjada o roja. °Brix ≥ 12 Textura resistente al transporte.

Fuente: Proyecto BTA-FONACIT

44 Caracteristicas cualitativas y cuantitativas

Descriptor para papaya (IBPGR, 1988)

Características de Plantas Seleccionadas

En la Parcela N°13 Sector La Molinera

Planta S1-7

 Tallo Simple de color gris marrón en la parte media (suberizada) y verde en la parte no suberizada.  Long. Media del entrenudo: 2,2cm  N° de nudos a la primera flor: 36  Altura a primera cosecha: 1,54m  Long. Pecíolo hola madura: 65cm  Pecíolo hueco  Ancho de la hoja: 69,4cm  N° de lobos: 12  Inflorescencias de hasta 4 flores.  Flores hermafroditas y estériles femeninas.  Flores color blanco crema.  N° frutos: 55  Forma del fruto: Alargado  Peso promedio de los frutos: 1,77 Kg  Color de pulpa: Anaranjado

Rendimiento estimado (kg/planta) de las accesiones de Maradol seleccionadas

Accesión H23-15

H24-11

H26-8 H33-2 S1-7 S1-10 S1-13 Planta 3

Planta 5

Numero de nudos 1ra flor

109 106 114 122 36 40 36 54 48

Diámetro tallo (cm)

54,5 59,5 57,0 78,0 - - - 37,0 37,0

Altura Planta (m)

2,00 1,79 1,87 2,00 1,54 1,40 1,70 1,80 1,84

# de frutos

50 45 64 51 45 38 45 52 56

Peso fruto Kg

1,661 1,507 1,539 1,797 1,77 1,81 2,57 1,43 1,04

Rendimiento estimado

83,05 67,81 98,50 91,65 79,65 68,78 115,65 74,36 58,24

Justificación de la micropropagación de plantas hermafroditas elite de

papaya

1. Uso de semilla no certificada:

Alta heterogeneidad de las plantaciones

Bajo hermafroditismo Plantas producidas no fieles al tipo Desconocimiento del estado fitosanitario de las semillas

2. Alto costo y falta de disponibilidad de la semilla certificada 3. Mayores costos y labores en el establecimiento de la plantación 4. Micropropagación de híbridos

5. Mejoramiento genético: Producción de mutantes y transgénicos

Maradol Roja garantiza:66% plantas hermafroditas

33% de plantas hembras

Al colocar 2 plantas/punto, el hermafroditismo se incrementa

83%Al colocar 3 plantas/punto, el

hermafroditismo se incrementa 93%

Micropropagación a partir de yemas

ápicales y axilares,

en cultivos semisólidos

Tasa de multiplicación de

2 a 2,5 X

10 brotes/envase/me

s

Tovar, R. 1989. Tesis de Pregrado

ba c

d e f

Proceso de micropropagación de plantas de papaya cultivar Maradol a partir de brotes en los RITA® y aclimatización mediante el sistema autotrófico hidropónico (SAH).

a) RITA mostrando el crecimiento de los brotes en condiciones controladas; b) detalle de la producción de brotes y plántulas en uno de los envases; c) aspecto de los brotes sin raíces, provenientes de los RITA, tratados con AIB; d) Endurecimiento paulatino de las plantas, después de los 26 días del trasplante, en el sistema autotrófico hidropónico (SAH); e) Detalle del desarrollo de las raíces de las plantas; f) Desarrollo de las plantas aclimatizadas, 26 días después del transplante en el SAH.

EMBRIOGÉNESIS SOMÁTICA DE LA PAPAYA

Vegas, A. 1997. Tesis de Doctorado Vegas, A. 1997. Tesis de Doctorado

Planta Madre/plantación

homogénea

Extracción del embriones cigóticos

Inducción de embriones en medios de cultivo con 2,4-D

(10 mg/L)

Germinación de los embriones somáticos.

~3g/RITA

Se producen ~50 plántulas/

bioreactor

Enraizamiento o acondicionamiento de

plántulas

Aclimatización de plantas

Evaluación de planta en campo

Fuente: Proyecto FCI 09PS38-05

Propagación masiva de plantas hermafroditas en envases RITA, mediante la Embriogenesis somatica

Variabilidad ?

Comparación de técnicas de micropropagación de papaya

Técnica Grado de complejidad

Envases y volúmenes de medio de cultivo

Tasa de multiplicación

Fase deEnraizamiento

in vitro

Aclimatización Tiempo Variabilidad

Cultivo en medios

semisólidos

Convencional

Laboratorio básico

Envases de 200cc, 25

cc de medio

2,5X

10 a 12,5 brotes/envase

/mes

Se requiere, con un 65% de

éxito

45-90% Mayor Mínima

Envases RITABrotación de

yemas

Sistema de inmersión temporal

Envases de 1L, 200 cc

medio

20X

20 brotes/envase

/mes

Se requiere en menor grado

70% éxito

45-90% Mayor Mínima

Envases RITA Embriogénesis

somática

Sistema de inmersión temporal

Idem ≥ 50X

50 a 90Plántulas/

envase/mes

No se requiere 90% Menor Requiereevaluación

Fuente: Unidad de Biotecnología Agrícola. INIA-CENIAP. Edo. Aragua.

Evaluación de dos marcadores tipo SCAR en la determinación del sexo en papaya (Carica papaya L.), variedad Maradol, utilizando una PCR multiple

Díaz-López, A, Angulo, L, Vegas García, A, Sandrea Y,  Ramis, C, Saldaña, G.

Agronomía Tropical (Venezuela): 2013

Figura 3.- Marcadores T1 y W11 asociados a la Identificación del sexo de plantas femeninas y hermafroditas, usados en combinacion. Carriles: A y B: marcadores; 1-4: Plantas femeninas; 5-8: Plantas hermafroditas.

A B 1 2 3 4 5 6 7 8

W11-F/W11-R (800 pb)

T1-F/T1-R (1.300 pb)

Huella genética de la colección venezolana de la familia Caricáceas.

Vegas A, Miliani A, Rodríguez D, Zambrano AY, Vicente-Villardón JL, Demey J. 2013. Diversidad genética de la colección venezolana de la familia Caricáceas. Interciencia 38 (3): 1-8.

Relaciones genéticas de la colección venezolana de la familia Caricáceas.

Vegas A, Miliani A, Rodríguez D, Zambrano AY, Vicente-Villardón JL, Demey J. 2013. Diversidad genética de la colección venezolana de la familia Caricáceas. Interciencia 38 (3): 1-8.

RESCATE DE EMBRIONESEN CRUCES

INTERGENÉRICOSCarica papaya

x Vasconcellea cauliflora

Vegas et al. 2003. Interciencia

Semillas inmaduras e híbrido del cruce entre V. cundinamarcensis x C. papaya x V. cundinamarcensis

Siembra de semillas inmaduras vanas y embriones del cruce entre C. papaya x V. cundinamarcensis x C. papaya

Vegas et al. 2006

Perspectivas•SELECCIÓN DE MAYOR NÚMERO MATERIALES ÉLITE LOCALES •INTRODUCCIÓN DE UN MAYOR NÚMERO DE MATERIALES ÉLITE

•EVALUACIONES EN VARIAS LOCALIDADES

•CONTINUIDAD EN AUTOPOLINIZACIONES

•DESARROLLO DE HÍBRIDOS

•CONTINUIDAD DE CRUCES INTERGENÉRICOS

•INTRODUCCION DE GENES DE RESISTENCIA Y CALIDAD A LINEAS

•IDENTIFICACION MOLECULAR DE MATERIALES GENÉTICOS

Proyecto “Caracterización molecular de cuatro colecciones de especies autóctonas de importancia agronómica en Venezuela”. Subproyecto: Caracterización molecular de especies de caricáceas. Financiamiento FONACIT-INIA. Años 2002-2005.

Actividad Producción masiva de lechosa mediante sistemas de inmersión temporal. Responsable. Proyecto “Producción masiva de frutales para la industria mediante sistemas de inmersión temporal”, presentada ante el concurso de proyectos del Fondo de Consorcios de Innovación Tecnológica (Código FCI-09-P538-05). Financiamiento INIA. 2005-2007.

Subproyecto“Mejoramiento genético de la lechosa (Carica papaya L.) en zonas productoras de la zona Central, Oriente y Occidente del país, mediante técnicas convencionales”. INIA.Año: 2008

Acción “Mejoramiento genético de la lechosa (Carica papaya L.) en zonas productoras de la región central mediante técnicas convencionales y biotecnológicas. Años 2009-2012.

Financiamiento: Plan Nacional de Semillas. INIA.

GRACIAS...

Equipo de Trabajo:

Vegas A1, Diaz A1, Perez D1, Rodriguez D2, Angulo L3, Demey J-R 4

1. Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas. Centro Nacional de Investigaciones Agropecuarias. INIA-CENIAP.2. Centro Nacional de Conservación de los Recursos Fitogenéticos. Ministerio del Poder Popular del Ambiente.3. Universidad Central de Venezuela. Facultad de Agronomía.4. Instituto de Estudios Avanzados (IDEA).

vegaslux@yahoo.com