Radiosensibilidad de dos genotipos de frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp) a radiaciones gamma

Abstract

La utilización de mutaciones inducidas en el mejoramiento genético de las plantas ha permitido la obtención de cultivares de alta adaptación en muchas especies. Sin embargo, su utilización debe estar precedida de ensayos que permitan determinar la dosimetría adecuada, así como familiarizar al mejorador sobre el efecto que las radiaciones tienen sobre el material vegetal utilizado. Con este objetivo se realizó un ensayo en el Invernadero de Post-grado del Núcleo de Monagas de la Universidad de Oriente, utilizando semillas de dos cultivares de frijol (TC 9-6 y A-4), las cuales fueron irradiadas con cinco dosis de rayos gamma (20; 40; 60; 80 y 100 Krad), comparadas con un testigo sin irradiar. Las semillas fueron irradiadas en el reactor de 60Co del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC) en la ciudad de Caracas y sembradas 5 días después de la irradiación, utilizando bandejas de metal de 45 cm de alto, 30 cm de ancho y 15 cm de profundidad. Se utilizó arena lavada como sustrato. El ensayo fue sembrado bajo un diseño de bloques al azar en arreglo factorial con 4 repeticiones. Las diferencias entre los promedios se obtuvieron con la Prueba de Ámbitos Múltiples de Duncan al 5% de probabilidad. Los parÁmetros evaluados fueron: Sobrevivencia de las plÁntulas, número medio de días para la germinación, altura de las plÁntulas y número de hojas a los 7 y 21 días después de la siembra, peso seco de la parte aérea y peso seco de la raíz. Se observó efecto de la interacción entre los genotipos y las dosis de irradiación en todos los parÁmetros, a excepción del número medio de días para germinación completa y para el peso seco de la raíz, donde se observaron diferencias solo para el efecto simple de los factores estudiados. Al analizar los datos y compararlos con los tratamientos de las semillas sin irradiar se observó que en todos los parÁmetros evaluados la dosis letal media (LD50) o dosis reductiva media (GR50) se encuentra entre 20 y 60 Krad. Así mismo se pudo observar diferencias entre los cultivares a la radiación, siendo el cultivar TC-9-6 mÁs resistente que el cultivar A-4.

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Radiosensibilidad de dos genotipos de frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp) a radiaciones gamma

Radiosensibility of two cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp) genotypes to gamma irradiations

Lemus, Yrasema; Méndez-Natera, Jesús Rafael; Cedeño, Jesús Rafael y Otahola-Gómez, Víctor

Departamento de Agronomía, Escuela de Ingeniería Agronómica, Universidad de Oriente, Campus Los
Guaritos, Av. Universidad, Maturín, estado Monagas. Telefax: 091-521192.
E-mail:votahola@cantv.net y jmendezn@cantv.net

RESUMEN

La utilización de mutaciones inducidas en el mejoramiento genético de las plantas ha permitido la obtención de cultivares
de alta adaptación en muchas especies. Sin embargo, su utilización debe estar precedida de ensayos que permitan determinar
la dosimetría adecuada, así como familiarizar al mejorador sobre el efecto que las radiaciones tienen sobre el material
vegetal utilizado. Con este objetivo se realizó un ensayo en el Invernadero de Post-grado del Núcleo de Monagas de la
Universidad de Oriente, utilizando semillas de dos cultivares de frijol (TC 9-6 y A-4), las cuales fueron irradiadas con
cinco dosis de rayos gamma (20; 40; 60; 80 y 100 Krad), comparadas con un testigo sin irradiar. Las semillas fueron
irradiadas en el reactor de 60Co del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC) en la ciudad de Caracas y
sembradas 5 días después de la irradiación, utilizando bandejas de metal de 45 cm de alto, 30 cm de ancho y 15 cm de
profundidad. Se utilizó arena lavada como sustrato. El ensayo fue sembrado bajo un diseño de bloques al azar en arreglo
factorial con 4 repeticiones. Las diferencias entre los promedios se obtuvieron con la Prueba de Ámbitos Múltiples de
Duncan al 5% de probabilidad. Los parámetros evaluados fueron: Sobrevivencia de las plántulas, número medio de días
para la germinación, altura de las plántulas y número de hojas a los 7 y 21 días después de la siembra, peso seco de la parte
aérea y peso seco de la raíz. Se observó efecto de la interacción entre los genotipos y las dosis de irradiación en todos los
parámetros, a excepción del número medio de días para germinación completa y para el peso seco de la raíz, donde se
observaron diferencias solo para el efecto simple de los factores estudiados. Al analizar los datos y compararlos con los
tratamientos de las semillas sin irradiar se observó que en todos los parámetros evaluados la dosis letal media (LD50) o dosis
reductiva media (GR50) se encuentra entre 20 y 60 Krad. Así mismo se pudo observar diferencias entre los cultivares a la
radiación, siendo el cultivar TC-9-6 más resistente que el cultivar A-4.

Palabras claves: Frijol, Vigna unguiculata, rayos gamma, irradiación

ABSTRACT

The use of induced mutations in the genetic improvement of plants has allowed the obtaining of cultivars of high adaptation
in many species. However, their use should be preceded of experiments that allow to determine the appropriate dosimetry,
as well as to familiarize to the plant breeder with the effect that radiations have on the used vegetable material. With this
objective, it was carried out a experiment at glasshouse of Postgraduate of the Nucleo de Monagas of the Universidad de
Oriente, using seeds of two cowpea cultivars (TC 9-6 and A-4), which were irradiated with five dose of gamma rays (20;
40; 60; 80 and 100 Krad), compared with a control without irradiation. The seeds were irradiated in the reactor of 60Co of
the Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (IVIC) in Caracas and sowed 5 days after the irradiation, using
aluminium trays of 45 cm of high, 30 cm of wide and 15 cm of depth. Washed sand was used as substrate. A 2 x 5 factorial
experiment in a randomized complete block design was used with four replications. The Duncan’s multiple range test was
used to detect the differences among treatment. The level of 5 % of signification was used. The evaluated parameters were:
plant survival, mean number of days to the total germination, plant height and number of leaves at 7 and 21 days after the
sowing, aerial part dry weight and radicle dry weight. Significant interaction was observed between the genotypes and
irradiation doses in all characters, excepting mean number of days for complete germination and for radicle dry weight,
where differences were only observed for simple effect of the studied factors. When analyzing the data and to compare them
with the treatments of seeds without irradiation, it was observed that in all the evaluated characters, the 50 lethal dosis
(LD50) or 50 reductive (GR50) were between 20 and 60 Krad. In the other hand, there were varietal differences to the
radiation, being cultivar TC-9-6 more resistant than A-4.

Key words: Cowpea, Vigna unguiculata, gamma rays, irradiation


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INTRODUCCIÓN


de las leguminosas de mayor importancia económica
en Venezuela, por su multiplicidad de usos y alto
contenido nutricional, lo cual la hacen muy utilizada
para la alimentación humana y animal, sin olvidar su
utilización como abono verde al ser incorporada al
suelo.

La utilización de radiaciones gamma como
una alternativa para obtener variación genética por la
vía de mutaciones inducidas es una técnica empleada
hoy día con bastante frecuencia en el mejoramiento
genético de las plantas y ha permitido la obtención de
cultivares de alta adaptación en muchas especies, ya
que puede permitir la obtención de genotipos
superiores en corto tiempo. Sin embargo, su
utilización debe estar precedida de ensayos que
permitan determinar la dosimetría adecuada, así como
familiarizar al mejorador sobre el efecto que las
radiaciones tienen sobre el material vegetal utilizado
(Singh, 1994).

La determinación de la radio sensibilidad de
los tejidos irradiados se logra exponiendo el material
a un rango de intensidades de radiaciones y
seleccionando aquellas dosis que permitan observar
efectos visibles de la radiación pero manteniendo una
supervivencia de los tejidos. Esta dosis óptima está
asociada con la Dosis Letal media (LD50) y la Dosis
Reductiva Media (GR50) (Tulmann-Neto, 1997).

El método de
mediante mutaciones inducidas se basa en el principio
de que se puede aumentar la proporción de
mutaciones exponiendo plantas o semillas a las
radiaciones. Si bajo condiciones naturales ocurren
mutaciones útiles, puede suponerse que también se
pueden producir mutaciones favorables en forma
experimental. Las semillas son el material favorito
para la irradiación en muchos experimentos de
inducción de mutaciones y en el mejoramiento
práctico. Las semillas pueden ser tratadas en muchos
ambientes físicos, pueden
humedecidas, calentadas o congeladas, también
pueden ser mantenidas por largo tiempo en un
ambiente adecuado. Cuando están secas son casi
inertes biológicamente
ambientales severas ellas no sufren suficiente daño
biológico (AIEA, 1995).

El frijol (Vigna unguiculata (L.) Walp) es una
mejoramiento genético
ser disecadas,
y bajo condiciones
Las semillas tratadas suelen perder poder
germinativo, en un grado que depende de la reacción
de la especie y de la variedad de que se trate y de la
intensidad de la radiación. Las plantas que produzcan
las semillas tratadas pueden variar desde muy débiles
hasta normales en su apariencia (Phoelman, 1992).

El presente trabajo se realizó con el objeto de
estudiar el efecto de diferentes dosis de rayos gamma
sobre la germinación de las semillas y posterior
crecimiento de las plántulas de dos cultivares de
Frijol, obtenidos mediante
mejoramiento genético
Universidad de Oriente.

MATERIALES Y MÉTODOS

El presente ensayo se realizó en el
Invernadero de Postgrado del Núcleo de Monagas de
la Universidad de Oriente, ubicado el campus
Universitario Juanico, en la ciudad de Maturín, estado
Monagas, utilizando semillas de dos cultivares de
frijol (TC 9-6 y A-4), ambos provenientes de
programas de mejoramiento genético realizados por el
Profesor Nicolás Valladares en la Escuela de
Ingeniería Agronómica de Universidad de Oriente

Se utilizaron semillas con un contenido de
humedad de 11,8%, las cuales fueron irradiadas con
cinco dosis de rayos gamma (20; 40; 60; 80 y 100
Krad), comparadas con un testigo sin irradiar. Las
semillas fueron irradiadas en el reactor de 60Co del
Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas
(IVIC) en la ciudad de Caracas y sembradas 5 días
después de la irradiación.

Las semillas fueron distribuidas en bandejas
de metal de 45 cm de largo, 30 cm de ancho y 15 cm
de profundidad, utilizando suelo de sabana mezclado
con vermiculita como sustrato en proporción 3:1. Se
sembró a una distancia de 1,5 cm entre plantas y 6 cm
entre hileras, para una población de 100 plantas por
bandeja, colocando una semilla por punto a una
profundidad de 3 cm.

El ensayo fue sembrado bajo un diseño de
bloques al azar en arreglo factorial con dos factores
(genotipos y dosis de irradiación) con 4 repeticiones.
Los datos fueron analizados mediante análisis de
varianza convencional y las diferencias entre los
promedios se obtuvieron con la prueba de rangos
múltiples de Duncan. El nivel de significación fue
5%.
programas de
la convencional en

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Los parámetros evaluados fueron:

• Sobrevivencia de las plántulas 8 días después
de la siembra.

• Número medio de días para la germinación,
basado en la germinación 3; 4 y 8 días después
de la siembra, utilizando para ello la relación
siguiente:

(
112
N xT +N xT +N xT
n.m.d=
n
donde:

)
233
,

n.m.d = Número medio de días para que germine la
semilla

N = Número de semillas germinadas dentro de los
intervalos de tiempo consecutivos
T = Tiempo transcurrido (días)entre el inicio de la
prueba y el fin del intervalo

n = Número total de semillas germinadas

• Altura de las plántulas y número de
hojas/plántula a los 7 días después de la
siembra
• Peso seco de la parte aérea y peso seco de la
raíz 21 días después de la siembra.

RESULTADOS

Sobrevivencia de las plántulas

El análisis realizado sobre los datos obtenidos
para el porcentaje de sobrevivencia de las plantas de
los dos cultivares de Frijol sometidos a diferentes
dosis de irradiación con rayos gamma indicó la
presencia de diferencias
significativas para los efectos simples de las dosis de
irradiación y para la interacción entre las dosis de
irradiación y los genotipos. La figura 1 nos muestra
los datos correspondientes a la prueba de promedios
de Duncan para este carácter, pudiéndose observar
que el cultivar TC 9-6 solo fue afectado por la dosis
de 60 Krad, mientras que el cultivar A-4 fue afectado
por las dosis mayores de 30 Krad.

Por otro lado, la figura 1 nos permite observar
que no se observó la dosis letal media para este
carácter en el cultivar TC 9-6, mientras que para el
estadísticamente
cultivar A-4 la misma se encuentra entre 45 y 60
Krads.

Los datos obtenidos nos indican que existen
diferencias en el efecto de las dosis de irradiación
empleadas sobre los genotipos, observándose que el
cultivar TC 9-6 es más tolerante a la irradiación con
rayos gamma.
Número medio de días para total germinación

El análisis de varianza para este carácter
mostró diferencias estadísticamente significativas
para los efectos simples de las dosis de irradiación y
los genotipos, no así para la interacción entre ambos
factores. La figura 2 nos muestra que el cultivar TC 9-
6 tardó menos días en germinar que el cultivar A-4.

La figura 3 muestra el efecto de diferentes
dosis de radiaciones gamma sobre el número medio
de días para alcanzar la máxima germinación en los
dos cultivares de frijol utilizados, notándose un efecto
de las dosis de 30 Krad en adelante. En general se
observó que a medida que se aumentan las dosis de
irradiación se retarda la germinación de las semillas
en ambos cultivares de frijol, sin embargo se observó
similitud estadística entre la dosis de 15 Krad y la
dosis control.

Altura de la plántula (cm) a los 7 días después de
la siemba

El análisis de los datos obtenidos para este
carácter indicó diferencias significativas para los
0
20
40
60
80
100
Sobrevivencia
(%)
TC 9-6A-4
Genotipos
0 1530456075
Krad
A
BB
C
AAAAA
AA
B

Figura 1. Porcentaje de sobrevivencia de las plantas de
dos cultivares de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp) provenientes de semillas irradiadas con
diferentes dosis de rayos gamma.

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efectos simples de dosis de irradiación y genotipos y
para la interacción entre ambos factores.




La figura 4 nos muestra el efecto de las dosis
de irradiación sobre los dos genotipos evaluados,
observándose claramente tres grupos, conformados
de la siguiente manera: Un primer grupo formado
por las plantas más altas, correspondiendo a las
dosis control y la dosis de 15 Krad en el cultivar TC
9-6; un segundo grupo, de plantas intermedias,
correspondiendo a los tratamientos donde se utilizó
el genotipo TC 9-6 irradiado con las dosis de 30 a
75 Krad, y a los tratamientos donde se utilizó el
cultivar A-4 sin irradiar y cuando se irradió con las
dosis de 15 Krad. El tercer grupo, de plantas más
pequeñas y donde se observó el mayor efecto de la
irradiación se presentó en las plantas provenientes
de las semillas de cultivar A-4 irradiadas con las
dosis de 30 Krad en adelante.


Número de hojas/planta 7 días después de la
siembra

Al hacer el respectivo análisis de varianza
para los datos obtenidos para el carácter número de
hojas/planta, realizado 7 días después de la siembra,
se encontraron diferencias estadísticas para los
efectos simples de dosis de irradiación y para el
efecto simple de los genotipos, así como para la
interacción entre ambos factores.

La figura 5 muestra que las plantas de todos
los tratamientos tuvieron una respuesta similar, a
excepción de los tratamientos donde se utilizó la
variedad A-4 irradiada con dosis de 45, 60 y 75 Krad,
las cuales presentaron menor número de hojas/planta.

0.00
1.50
3.00
4.50
6.00
N.M.D.
TC 9-6A-4
Genotipos
B
A

N.M.D. = Número medio de días a total germinación

Figura 2. Número medio de días para total germinación de
dos genotipos de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp) irradiados con diferentes dosis de rayos
gamma.

0.00
1.50
3.00
4.50
6.00
N.M.D.
01530456075
Dosis de Irradiación (Krad)
A
A
B
C
CC

N.M.D. = Número medio de días a total germinación

Figura 3. Número medio de días a total germinación de
dos genotipos de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp) irradiados con diferentes dosis de rayos
gamma.


0.0
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
Altura de planta (cm)
TC 9-6A-4
Genotipos
0 153045 6075 Krad
B
C C C
A A
B
C
B B B
B

Figura 4. Altura de la planta (cm) de dos genotipos de frijol
(Vigna unguiculata (L.) Walp. Irradiados con
difererentes dosis de rayos gamma.

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Peso seco parte aérea (g):

Los datos obtenidos para este carácter
indicaron diferencias estadísticamente significativas
al 5 % para los efectos simples y para la interacción
entre las dosis de irradiación y los genotipos
evaluados. La figura 6 nos muestra que ambos
genotipos fueron afectados por dosis de irradiación de
30 Krad en adelante. Sin embargo, se observa así
mismo que las dosis de 45, 60 y 75 Krad produjeron
plantas con menor peso seco en el cultivar A-4.

Pseo seco de raíz (g)

Al hacer el respectivo análisis de varianza
para los datos obtenidos para este carácter, realizado
21 días después de la siembra, se encontraron
diferencias estadísticas para los efectos simples de
dosis de irradiación y para el efecto simple de los
genotipos, no así para la interacción entre ambos
factores.

La figura 7 nos muestra que el cultivar TC 9-
6 presentó plantas de mayor peso seco que el cultivar
A-4. Por otro lado, la figura 8 nos muestra como va
disminuyendo el peso seco de las plantas al aumentar
la dosis de irradiación, aunque se observó similitud
estadística entre el tratamiento de 15 Krad y el testigo
sin irradiar.


DISCUSIÓN


de frijol con rayos gamma afectó su germinación y el
crecimiento de las plántulas desarrolladas a partir de
las mismas, encontrándose la tendencia general a
disminuir la expresión de los caracteres evaluados
según aumentan las dosis de irradiación. Además se
observaron efectos de letalidad en las dosis de 60; 80
y 100 Krad, sobre todo en el cultivar A-4 que resultó
ser más sensible a la radiación que el cultivar TC 9-6.
La irradiación de semillas de dos cultivares
0.0
0.2
0.3
0.5
0.6
Hojas/planta
TC 9-6A-4
Genotipos
015 30456075 Krad
A A A A A A
B B B
A A
A

Figura 5. Número de hojas/planta de dos genotipos de frijol
(Vigna unguiculata (L.) Walp) irradiados con
diferentes dosis de rayos gamma.

0.0
0.2
0.3
0.5
0.6
Peso S. Aereo (g)
TC 9-6 A-4
Genotipos
015 30456075Krad.
A
A
B B B B
C C C
B
A
A
Figura 6. Peso seco (g) de la parte aérea de las plantas de
dos cultivares de frijol (Vigna unguiculata (L.)
Walp.) provenientes de semillas irradiadas con
diferentes dosis de rayos gamma.
C
0.33
0.34
0.35
0.36
0.37
Peso Seco raíz (g)
TC 9-6A-4
Genotipos
A
B
Figura 7. Peso seco de la raíz (g) de dos genotipos de frijol
(Vigna unguiculata L. Walp) irradiados con
diferentes dosis de rayos gamma.