Evaluación de métodos de propagación de Dioscorea spp. para aumentar la disponibilidad de semilla libre de enfermedades

Abstract

Yam (Dioscorea spp.) is the most economically important crop within the root and tuber in Puerto Rico. However, only 18 % of the local demand is currently produced on the island. The lack of high-quality disease-free seeds is one of the main constraints for the local production of yam. The objective of this research was to evaluate alternative methods to produce yam seeds (Dioscorea rotundata). Four seed sizes (30, 45, 60 and 75 g) were evaluated in the minisetts technique in direct seeding and pre-sprouted experiments. In the pre-sprouted experiments, all minisetts evaluated produced seed tubers with an average weight of 390 g or greater, without significant differences. In direct seeding, significant differences were observed between the treatments with an average weight per tuber equal or less than 280 g. However, the tubers produced by direct seeding lacked uniformity compared to the pre-sprouted ones. In the second experiment of minisetts using pre-sprouted seeds of 20, 35 and 50 g at three planting distances (0.05, 0.10 and 0.15 m), we obtained average weights per tuber of 220-260 g, at the planting distance of 0.05 m in the three seed sizes. A second alternate method for seed production was evaluated by in vitro propagation in solid medium and using a temporary immersion system. A disinfection method of nodal segments for Dioscorea rotundata cv. Guinea Black was developed, by which we obtained more than 85 % effectiveness after 30 days of incubation. The effect of 1 and 2 ml/L of Plant Preservative Mixture (PPM) in tubes with and without parafilm under led (Light-emitting diode) and fluorescent lights was evaluated in the number of leaves, nodes, multiplication rates and contamination. The contamination in both concentrations of PPM was statistically similar but lower than the none PPM added control. The use of parafilm resulted in greater contamination under fluorescent light but did not affect the development of the nodal segments in any treatment. Under led light, more leaves and nodes were found per nodal segment. In the temporary immersion system, the use of IAA (Indole Acetic Acid) and Kinetin was evaluated for the development of the explants and in another experiment the use of PPM for the control of contamination in the culture medium. The use of hormones harmed the development of the explants by induced the formation of callus tissue and reduced numbers of leaves and nodes. An adverse effect was observed on the development of the nodal segments at a concentration of 1 ml/L of PPM. The results demonstrated the ability of these techniques to increase multiplication rates and crop yields, as well as to solve the problem of seed scarcity currently present in Puerto Rico.

El cultivo de mayor importancia económica dentro del renglón de raíces y tubérculos en Puerto Rico es el ñame (Dioscorea spp.). Sin embargo, solo el 18% de la demanda local se produce actualmente en la isla. La falta de semillas libres de enfermedades de alta calidad es la principal limitación para la producción local de ñame. El objetivo de esta investigación fue evaluar métodos alternos para la producción de semilla de ñame (D. rotundata). Se evaluaron cuatro tamaños de semilla (30, 45, 60 y 75 g) en la técnica de minisetts en experimentos de siembra directa y prebrotados. En los pre-brotados, todos los minisetts evaluados produjeron tubérculos para semilla con un peso promedio de 390 g o mayor, sin diferencias significativas. En la siembra directa se observó diferencias significativas entre los tratamientos con un peso promedio por tubérculo igual o menor a 280 g. Sin embargo, los tubérculos producidos por siembra directa carecían de uniformidad comparados con los pre- brotados. En un segundo experimento de minisetts utilizando semilla pre-brotada de 20, 35 y 50 g a tres distancias de siembra (0.05, 0.10 y 0.15 m) se obtuvo pesos promedios por tubérculo de 220- 260 g a la distancia de siembra de 0.05 m en los tres tamaños. Se evaluó un segundo método alterno para la producción de semillas mediante la propagación in vitro en medio sólido y en sistemas de inmersión temporal. Se desarrolló un método de desinfección de segmentos nodales de D. rotundata cv. Guinea Negro, mediante el cual obtuvimos más de un 85 % de efectividad luego de 30 días de incubación. Se evaluó el efecto de 1 y 2 ml/L de “Plant Preservative Mixture” (PPM) en tubos con y sin parafina bajo luces led (“Light-emitting diode”) y fluorescentes en el número de hojas, nudos y tasas de multiplicación. La contaminación en ambas concentraciones de PPM fue estadísticamente similar pero inferior al control sin PPM agregado. El uso de parafina resultó en mayor contaminación bajo luz fluorescente pero no tuvo efecto en el desarrollo de los segmentos nodales en ningún tratamiento. Bajo luz led se encontró mayor cantidad de hojas y nudos por segmento nodal. En los sistemas de inmersión temporal se evaluó el uso de IAA (Ácido Índole Acético) y Kinetina para el desarrollo de los explantes y en otro experimento el uso de PPM para el control de contaminación en el medio de cultivo. El uso de las hormonas tuvo un efecto adverso en el desarrollo de los explantes, pero indujo la formación de callos. El PPM resultó efectivo en el 50 % de las réplicas para el control de la contaminación. Sin embargo, se observó un efecto adverso en el desarrollo de los segmentos nodales a la concentración de 1 ml/L. Nuestros resultados han demostrado la capacidad de estas técnicas para aumentar las tasas de multiplicación y los rendimientos del cultivo, así como para resolver la problemática de escases de semilla actualmente presente en Puerto Rico.