Establecimiento in vitro de Bambusa vulgaris (Bambú amarillo).

Proyecto de Graduación (Bachillerato en Ingeniería en Biotecnología) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Biotecnología, 2001.La especie Bambusa vulgaris (bambú) representa un recurso de suma importancia para la industria del papel, la artesanía y la construcción, sin embargo las técnicas tradicionales de propagación no permiten la multiplicación en corto tiempo. El cultivo de tejidos representa una opción para la propagación de B. vulgaris. En la presente investigación tiene como objetivo el establecimiento aséptico in vitro de la especie mencionada. Para ello se realizaron ensayos con tres diferentes explantes: meristemos de tallo, meristemos de rizoma y entrenudos; se aplicaron múltiples tratamientos de desinfección con cloro, alcohol, antibióticos, fungicidas y bactericidas en medios de cultivo MS (1962), a pH 5,7 sin antioxidante, con PVP o carbón activado, en estado sólido o líquido, 20 % de sacarosa. Los meristemos de rizoma respondieron mejor a la desinfección y condiciones in vitro, presentando una oxidación controlable al utilizar medio líquido complentado con Carbón activado (1g/L). Los meristemos apicales se oxidaron en su totalidad. Los entrenudos presentaron una contaminación total por hongos pero no oxidación. El tratamiento que resultó efectivo para la desinfección y control de la oxidación fue aquel en el que se empleó 1 hora mixto Amoxicilina (100mg/L), Ampicilina (100mg/L) y Kilol y Kasumin 1:1 (2 ml/l), 10 minutos en alcohol al 70%, 3 lavados en cámara en medio líquido MS a la mitad complementado con carbón activado

"Regeneración de plantas de café (coffea arabica cv. Caturra y catuaí) por embriogénesis somática directa a partir de segmentos de hoja"

Proyecto de Graduación (Bachillerato en Ingeniería en Biotecnología). Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Biología, 2002.The main purpose of this investigation was to validate a system for in vitro embryo induction and regeneration using direct somatic embryogenesis from coffee leaf segments (Coffea arabica L. cv. Caturra and Catuaí) coming from vitroplants and three and twelve-month-old plants. Young leaves from greenhouse plants were treated with four sterilization procedures, in which four different concentrations of sodium hypochlorite (NaOCl) were tested. Different immersion times in an Agri-mycin and Benlate solution were also evaluated. For direct somatic embryogenesis induction, explants from apical and middle leaves of vitroplants were used. Explants from the distal, middle and basal parts of the three and twelve-month-old leaves were cultivated on the following culture media: CATIE embryo-induction (Flores y Abdelnour, 2000), Yasuda et al., 1985 modified by Bieysse et al.,1993 and Hatanaka et al., 1991. Somatic embryos in globular and torpedo stage of the Caturra variety were cultivated on the following embryo development media: CATIE, Yasuda et al., 1985 modified by Bieysse et al., 1993, Hatanaka et al., 1991 and the germination medium T5 (Solano, 2001). Concerning to the evaluated disinfections procedures, the method that required atomization with a bactericide (Agri-mycin) and fungicide (Benlate) solution, 60 minute immersion time of the explants in the bactericide-fungicide solution and 30 and 5 minutes immersion time in a solution of NaOCl 1.6 and 1% respectively resulted most effective for the control of contaminant microorganisms in the leaves from greenhouse coffee plants. The explants from Caturra and Catuaí vitroplants and three-month-old plants of the Caturra variety resulted best for direct somatic embryogenesis induction. The Yasuda et al., (1985) culture media modified by Bieysse et al., (1993) were the best for somatic embryogenesis induction. Histological studies allowed the detection of the process of direct somatic embryogenesis. The best germination percentage was obtained with the Yasuda et al., 1985 medium modified by Bieysse et al., 1993.Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Biología. Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular, Universidad De Costa Rica

Una mirada en el tiempo: mejoramiento genético de café mediante la aplicación de la biotecnología

Introducción. El café (Coffea spp) es uno de los cultivos más importantes a nivel mundial y provee sustento económico a millones de personas en países en vías de desarrollo. Existen más de las 130 especies del género Coffea, pero solo tres son cultivadas comercialmente: Coffea arabica L. (2n=4x=44), Coffea canephora P. (2n=2x=22) y Coffea liberica Bull. (2n=2x=22). Las cuales presentan limitantes para su mejoramiento genético a través de programas convencionales por su carácter perenne y diferencias de nivel de ploidía e incompatibilidad. Además, existen características de importancia como resistencia a plagas o patógenos, que no se encuentran presentes en el germoplasma disponible. Técnicas de ingeniería genética se han utilizado para solventar esta barrera y se han generadoavances significativos durante las últimas décadas. Objetivo. El objetivo del presente trabajo fue proporcionar un panorama de las metodologías y avances en mejoramiento genético a través del tiempo que se han realizado en café,y finaliza con perspectivas sobre el uso de nuevas tecnologías que han surgido en los últimos años. Desarrollo. Elmejoramiento inició con la selección por cruces y retrocruces interespecíficos, para pasar a la selección asistida pormarcadores moleculares. Posteriormente, el cultivo y fusión de protoplastos fue reportado, con el inconveniente en su proceso de regeneración. La ingeniería genética por medio de las técnicas físicas (electroporación y biobalística) y biológicas (A. tumefaciens y A. rhizogenes), ayudó a sobrepasar las limitantes de regeneración, aunque los procesosde optimización aún son laboriosos, por lo que, nuevas tecnologías de edición de genomas como CRISPR-Cas9,pueden solucionar problemas de tiempo y trabajo en el laboratorio para el cultivo. Conclusión. El mejoramiento del café inició hace tres décadas y ha progresado principalmente desde el inicio de las tecnologías transgénicas, y con lasnuevas técnicas de modificación específica de genes, el cultivo se beneficiará en los próximos años

Evaluación de fuentes alternativas de resistencia genética hacia la roya del café (Hemileia vastatrix)

Proyecto de investigación (Código: 2151078 y 2151082 (5401-1701-6140 en el año 2020) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Dirección de Proyectos. Escuela de Ingeniería en Agronomía, Universidad de Costa Rica. Escuela de Biología, 2023Este proyecto cumple con el Objetivo ODS 12: garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles. Meta 3: Reducir a la mitad el desperdicio de alimentos per capita mundial en la venta al por menor y a nivel de los consumidores y reducir las pérdidas de alimentos en las cadenas de producción y suministro, incluidas las pérdidas posteriores a la cosecha.La roya del café es la principal enfermedad que afecta la producción mundial del café. La más reciente pandemia en el 2012-2013 en América Central, ocasionó pérdidas estimadas en $500 millones, debido a la reducción en un promedio del 17% con respecto a periodos anteriores. En Costa Rica, la alta temperatura especialmente de noche y la falta de adecuada fertilización debido a los altos costos, fueron las causas más probables del aumento en la severidad de la enfermedad. Debido a que el café es uno de los cultivos principales en Costa Rica y es hasta el momento en su totalidad del tipo arábigo (Coffea arabica) considerado entre los mejores del mundo, vulneveraliza al país ante enfermedades como la roya, especialmente en épocas más calientes y con bajos precios de compra en el mercado internacional como los actuales. La incorporación de genes que confieran características específicas de interés agronómico al genoma de las variedades comerciales de café mediante mejoramiento genético convencional, es un proceso largo y difícil de lograr, debido al prolongado ciclo de vida de las especies perennes, la heterogeneidad y extenso período de evaluación requerido. Al contrario, la alta abundancia, capacidad de transferencia de los factores de virulencia, mutaciones y ciclos cortos por parte del hongo Hemileia vastatrix, posibilita la aparición de diversidad patogénica que fácilmente sobrepasan las barreras genéticas de su hospedero café. Debido a ello, el desarrollo de nuevas técnicas para el mejoramiento tradicional, así como no tradicional, deben ser exploradas, validadas y continuamente mejoradas. En el caso de Coffea arabica, los esfuerzos de mejoramiento genético se han enfocado a la hibridación, selección genealógica y selección por cruces y retrocruces interespecíficos, con el fin de transferir factores de resistencia a enfermedades y plagas, mejorar la adaptación y el rendimiento del cultivo. Además, en el mejoramiento genético convencional de café se ha utilizado la introducción y selección de plantas, cruces artificiales con parentales seleccionados, ensayos de mutagénesis y radiación en semillas. A pesar de los esfuerzos por generar alternativas a los productores, los cultivares o no son obtenidos oportunamente, no cumplen con los perfiles de calidad de bebida y/o rendimiento, o pierden rápidamente la resistencia hacia la roya. Caso más reciente es la variedad Costa Rica 95, la cual en este año 2019, reveló la pérdida de su resistencia ante la roya. El Obata, Topazio y otras variedades en Brasil, también han sido reportadas. El problema por ende que se desea resolver en la presente propuesta, es el encontrar mayores recursos genéticos con tolerancia a la roya, sea en colecciones, variedades ya liberadas, o materiales en desarrollo, tanto a nivel nacional como internacional

Effect of BAP and IAA on shoot regeneration in cotyledonary explants of Costa Rican melon genotypes

Cultured cotyledon explants of OSO-1, OSO-2, OSO-3, PQRG-1, PQRG-2, PQRG-3, and EM-1 "criollo" melon (Cucumis melo L) genotypes were evaluated with regard to their morphogenic response to combinations of N6-benzylaminopurine (BAP) (0.1, 0.5 and 1.0 mg.l-1) with indolacetic acid (IAA) (0, 0.05 and 0.5 mg.l-1). Regardless of BAP and IAA concentration in the shoot induction medium, the highest shoot formation percentages were obtained using EM-1 > OSO-1 > PQRG-3 > OSO- 2 > PQRG-2 > PQRG-1 > OSO-3. On the other hand, independently of the genotype, the shoot induction medium supplemented with 0.5 mg.l-1 BAP and 0.05 mg.l-1 IAA or 1 mg.l-1 BAP and 0 IAA mg.l-1 resulted in the highest average of shoots. Culture of cotyledons of the genotypes evaluated on induction medium supplemented with different BAP and IAA resulted in a different response. The in vitro culture protocol developed in this study will be useful in micropropagation of "criollo" melon genotypes.Efecto del BAP y el AIA en la regeneración de brotes a partir de explantes cotiledonares de genotipos de melón costarricense. Para establecer una metodología para la regeneración del melón criollo (Cucumis melo L), se investigó la influencia del genotipo (OSO-1, OSO-2, OSO- 3, PQRG-1, PQRG-2, PQRG-3, y EM-1) y la interacción de N6-bencilaminopurina (BAP) (0,1, 0,5 y 1,0 mg.l-1) con ácido indolacético (AIA) (0, 0,05 y 0,5 mg.l-1) en la inducción de brotes y regeneración de plantas. Independientemente de la concentración de BAP y AIA, el mayor porcentaje de formación de brotes se obtuvo en EM-1>OSO- 1>PQRG-3>OSO-2>PQRG-2>PQRG-1>OSO-3. Por otra parte, independientemente del genotipo, el mayor porcentaje de formación de brotes se obtuvo con 0,5 mg.l-1 BAP y 0,05 mg.l-1 AIA o 1 mg.l-1 BAP y 0 mg.l-1 AIA. El protocolo de cultivo in vitro establecido puede ser utilizado para la micropropagación de genotipos “criollos” de melón

Socialización de conceptos, aplicaciones y beneficios

Actualización sobre los conceptos, aplicaciones y beneficios de la biotecnología, para aumentar su aceptaciónUpdate on the concepts, applications and benefits of biotechnology to increase acceptanc

Somatic embryogenesis, plant regeneration and acemannan detection in aloe (Aloe barbadensis Mill.)

A method for plant regeneration via somatic embryogenesis was established in aloe (Aloe barbadensis Mill.). For explant disinfection, treatments involved 2, 3, 4, 5, 10 and 15 min sonication, in combination with 4% v/v NaOCl. Explant source and growth regulators were investigated. The highest survival rate (85%) and the lowest contamination (15%) were obtained with 5 min sonication. Friable embryogenic calluses were produced from apical meristems, leaf bases, and zygotic embryos of aloe. The best explants for callus induction (89%) were the leaf bases when cultured on callus induction medium with 2.5 mg.l-1 2,4-D, 2 mg.l-1 BAP, and 40 mg.l-1 adenine sulphate. The highest number of shoots was obtained from embryogenic calluses derived from zygotic embryos on a medium supplemented with 0.05 mg.l-1 2,4-D and 2 mg.l-1 BAP. High Performance Liquid Chromatography (HPLC) analysis revealed that acemanan concentration in embryogenic calluses (0.8-2.1 mg.ml-1) was much lower than fresh leaves (85 mg.ml-1). The protocol obtained in this investigation could be a useful tool not only for the propagation of this important medicinal plant but also for genetic transformation.La presente investigación tuvo como objetivo la regeneración de plantas de aloe (Aloe barbadensis Mill.) vía embriogénesis somática. Para la desinfección de los explantes se evaluó 2, 3, 4, 5, 10 y 15 min de sonicación en combinación con 4% v/v de NaOCl. El mayor porcentaje de sobrevivencia (85%) y de menor contaminación (15%) se logró con 5 min de sonicación. Se obtuvo callos embriogénicos friables a partir de meristemos apicales, bases de hojas jóvenes y embriones cigóticos. El mejor explante para la inducción de callos embriogénicos fue la base de hojas jóvenes con 89%, cultivadas en el medio complementado con 2,5 mg.l-1 de 2,4-D, 2 mg.l-1 de BAP y 40 mg.l-1 de sulfato de adenina. El mayor número de brotes se obtuvo a partir de callos embriogénicos producidos de embriones cigóticos, en el medio con 0,05 mg.l-1 de 2,4-D y 2 mg.l-1 de BAP. El análisis de cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) reveló que la concentración de acemanan en callos embriogénicos (0,8-2,1 mg.ml-1) fue menor en comparación con la de hojas frescas (85 mg.ml-1). El protocolo de cultivo establecido en la presente investigación puede ser utilizado tanto para la propagación como para la transformación genética

Establecimiento de cultivos celulares para la regeneración in vitro del ayote (Cucúrbita moschata)

Desarrollar la metodología y los protocolos experimentales para la regeneración de plantas en condiciones de cultivo in vitro, a partir de tejidos somáticos en varios genotipos de Ayote (cucúrbita moshata) de Costa Rica, para la aplicación ulterior de técnicas biotecnológicas de técnicas biotecnológicas de mejoramiento genético.Universidad de Costa Rica/[111-A3-038]/UCR/Costa RicaUCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí

Direct somatic embryogenesis in Coffea arabica L. cvs. Caturra and Catuaí: effect of tricontanol, light condition, and medium consistency

The influence of triacontanol (TRIA) concentration and its interaction with indole-3- acetic acid (IAA) on direct somatic embryogenesis (DSE) of Coffea arabica L. cvs Caturra and Catuaí was determined. Additionally, light conditions and culture medium consistency (semisolid vs. liquid) were evaluated. A higher average of somatic embryos per explant from Caturra (3.9±0.5) and Catuaí (3.6±0.5) leaves was obtained when 4.55 μM TRIA was added to the half-strength Murashige and Skoog (1962) medium supplemented with 1.1 μM benzilaminopurine (BAP) and 2.85 μM IAA. In relation to medium consistency, the highest number of embryoids in Caturra (3.2±0.2) and Catuaí (6.0±0.4) explants was obtained using Yasuda et al. (1985) semisolid medium. Regarding photoperiod, the number of embryoids per explant obtained for Catuaí cultured under a 16 h light photoperiod was 7.6±1.0 and in the dark 6.2±0.6. In Caturra, 4.2±0.4 embryoids were produced in the dark and 3.8±0.5 with 16 h light. No somatic embryos were observed in Caturra and Catuaí explants after 12 weeks of culture in liquid Yasuda et al. (1985) medium, and under any of the light conditions.Se investigó la influencia de la concentración de triacontanol (TRIA) y su interacción con el ácido indolacético (AIA) en la inducción de la embriogénesis somá- tica directa en Coffea arabica L. cvs. Caturra y Catuaí. Adicionalmente, se evaluó el efecto de la condición de la luz y de la consistencia del medio de cultivo (semisólido vs. líquido). Se determinó que la mayor cantidad de embriones somáticos por explante fue de 3,9±0,5 en Caturra y 3,6±0,5 en Catuaí, en el medio de cultivo Murashige y Skoog (1962) al 50%, complementado con BAP (1,1 µM), IAA (2,85 µM) y TRIA (4,55 µM). Para la consistencia del medio, la mayor cantidad de embriones somáticos en Caturra (3,2±0,2) y Catuaí (6,0±0,4) se obtuvo con el medio semisó- lido de Yasuda et al. (1985). En Catuaí, la mayor cantidad de embrioides se obtuvo con 16 h luz (7,6±1,0) y oscuridad (6,2±0,6) y para Caturra, con oscuridad (4,2±0,4) y 16 h luz (3,8±0,5). No se observó la formación de embriones somáticos en los explantes de Caturra y Catuaí después de 12 semanas de cultivo, en el medio líquido descrito por Yasuda et al. (1985) ni bajo ninguna de las condiciones de luz

Comparison of three in vitro protocols for direct somatic embryogenesis and plant regeneration of coffea arabica L. CVS. Caturra and Catuaí

Comparación de tres protocolos para la embriogénesis somática directa y la regeneración de plantas de Coffea arabica L. cvs. Caturra y Catuaí in vitro. La presente investigación tuvo como objetivo establecer una metodología para la inducción de la embriogénesis somática directa en las variedades de café Caturra y Catuaí. Se observó un efecto del genotipo en la inducción de la embriogénesis somática directa; con la variedad Caturra se obtuvo un mayor número de embriones somáticos (2,71±0,45). Los explantes de Caturra provenientes de plantas de 3 meses mostraron una mejor respuesta a la inducción de la embriogénesis somática directa que los explantes provenientes de plantas de 12 meses. De los explantes provenientes de plantas de 12 meses de Catuaí rojo no se obtuvo embriones somáticos en ninguno de los medios de cultivo evaluados. No hubo diferencias significativas en el número de embriones somáticos producidos a partir de la primera y segunda hoja de vitroplantas y los explantes provenientes de la parte distal, media y basal de las hojas de plantas de café. El medio de cultivo Yasuda resultó el más indicado para inducir la embriogénesis somática y el desarrollo de embriones somáticos en plántulas en Caturra. Mientras que para Catuaí rojo, fue el de Hatanaka.A coffee (Coffea arabica L. cvs. Caturra and Catuaí) plant regeneration protocol via direct somatic embryogenesis was established. Vitroplant explants from first and second pair of leaves and explants from the distal, middle, and basal sections of 3 and 12 month-old plants were cultivated on the protocols described by Yasuda, Hatanaka and CATIE. Caturra somatic embryos were cultured on the same embryo induction media or DEV medium. The maximum number of somatic embryos (2.71±0.45) was obtained from Caturra vitroplants. Explants from 3 month-old plants showed better response than 12 month-old Caturra explants. No somatic embryos were obtained in the in vitro protocols evaluated with 12 month-old Catuaí rojo plants. No differences were observed on the number of embryos produced from the first and second of vitroplant leaves and sections of the distal, middle, and basal coffee plant leaves. The Yasuda protocol was the most efficient to induce direct somatic embryogenesis and embryo-toplant conversion for the Caturra variety, whereas Hatanaka’s was the most suitable for the Catuaí variety.UCR::Vicerrectoría de Docencia::Ciencias Básicas::Facultad de Ciencias::Escuela de Biologí