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BIOTE-17
EFECTO DE LAS NANOPARTÍCULAS DE PLATA EN EL ESTABLECIMIENTO
in vitro DE Vainilla planifolia
*Bello Bello Jericó Jabín1, Pastelín Solano Miriam Cristina2, Martínez Estrada Eduardo1,
Bogdanchikova Nina3, Castañeda Castro Odón2
Resumen
La contaminación es un problema durante el establecimiento in vitro. Las nanopartículas de
plata (AgNPs) tienen la capacidad de eliminar hongos y bacterias. El objetivo de este
estudio fue evaluar la actividad antimicrobiana de las AgNPs sobre el establecimiento in
vitro de Vanilla planifolia. Segmentos nodales de 2 cm fueron tratados con diferentes
concentraciones (0, 25, 50 y 100 mg L-1) y tiempos de exposición (5, 10 y 20 min) de
AgNPs y cultivados en medio Murashige y Skoog bajo un diseño experimental
completamente al azar con arreglo factorial. Se evaluó el porcentaje de contaminación,
longitud del tallo y número de hojas. El porcentaje de contaminación más bajo (23.3, 21.6 y
16.6%) fue obtenido cuando los explantes se sumergieron en una solución de 100 mg L-1
de AgNPs por 5, 10 y 20 min, respectivamente. Los brotes aumentaron su crecimiento
cuando fueron expuestos a las AgNPs. La utilización de AgNPs puede ser una alternativa
para reducir la contaminación y promover el crecimiento durante el establecimiento in vitro
de V. planifolia.
Palabras clave
Nanotecnología, micropropagación, actividad antimicrobial.
Introducción
La micropropagación es un sistema biotecnológico para la producción a gran escala de
material vegetal libre de enfermedades. Un factor limitante es la contaminación por
infecciones fúngicas y bacterianas (Mohammad et al., 2014). Existen algunos productos
químicos disponibles para reducir la contaminación de los explantes, pero la capacidad de
estos productos químicos es restringida por su toxicidad (Ahmadian et al., 2015).
1
Campus Córdoba-Colegio de Postgraduados (*Autor de correspondencia: [email protected])
Facultad de Ciencias Químicas-Universidad Veracruzana
3
Centro de Nanociencias y Nanotecnología-Universidad Nacional Autónoma de México
2
Los avances en la nanotecnología han conducido a la aparición de una nueva disciplina
llamada nanobiotecnología (Razzaq et al., 2016). Las AgNPs tienen numerosas
aplicaciones médicas e industriales debido a sus propiedades antimicrobianas (Mahna et al.,
2013). En cultivo de tejidos vegetales han sido utilizadas para reducir la contaminación en
diferentes especies vegetales. Vanilla planifolia Jacks ex Andrews es uno de los cultivos
más importantes de especias de todo el mundo (Umamaheswari y Mohanan., 2011).
Se cultiva comercialmente principalmente por sus vainas, de la que la popular sustancia
aromatizante aromatizante, vainillina, se extrae (Ramírez-Mosqueda e Iglesias-Andreu,
2016). En los últimos años, la propagación de V. planifolia por cultivo de tejidos ha
demostrado ventajas en comparación con los métodos convencionales. Una serie de
estudios sobre el establecimiento aséptico de V. planifolia han utilizado como agentes de
desinfección altas concentraciones de hipoclorito de sodio (Lee-Espinosa et al., 2008) y
cloruro de mercurio (Retheesh y Bhat, 2011). Sin embargo, ninguno informó porcentaje de
contaminación, que tienden a ser elevados a pesar del tratamiento de la planta madre en el
invernadero antes de su introducción al laboratorio. El objetivo de este estudio fue evaluar
los efectos de la actividad antimicrobiana de nanopartículas de plata sobre el
establecimiento in vitro de Vanilla planifolia.
Materiales y métodos
Establecimiento aséptico Tallos de 40-50 cm fueron cortados de plantas de V. planifolia
de6 meses de edad, mantenidas bajo condiciones de invernadero. Se removieron las hojas y
se cortaron segmentos nodales de 2 cm de longitud para ser utilizados como explantes.
Éstos fueron lavados con agua corriente y jabón comercial durante 1 h. Los explantes
fueron transferidos a una campana de flujo laminar y se sumergieron en Captan 50 PH®
(N-triclorometiltio-4-ciclohexeno-1,2-dicarboximida) 0,2% (w/v) por 30 min, seguido por
etanol al 70% (v/v) durante 1 minuto y tres enjuagues con agua destilada estéril. Finalmente
los explantes fueron sumergidos en hipoclorito de sodio al 0,6 y 0,3% (v / v) por 10 min y
5, respectivamente y se enjuagaron tres veces con agua destilada estéril.
Después de la desinfección superficial, los explantes fueron sumergidos en cuatro
diferentes concentraciones de AgNPs (0, 25, 50 y 100 mg L-1) con tres diferentes tiempos
de inmersión (5, 10 y 20 min). Las soluciones se prepararon en agua destilada estéril.
Condiciones de cultivo Los explantes fueron sembrados en tubos de ensaye de 2.2 x 15 cm
con 15 mL de medio MS (Murashige y Skoog, 1962) suplementado con 2 mg L-1 de 6bencilaminopurina (BAP, Sigma Chemical Company, MO, EE.UU.) El pH del medio de
cultivo se ajustó a 5.8 con 0.1 N de hidróxido de sodio, 0.27% Phytagel® (Sigma Chemical
Company, MO, EE.UU.) se añadió como agente gelificante y luego se trató en autoclave
durante 15 min a 120 ° C (v /w) los explantes se incubaron a 24 ± 2 ° C, fotoperiodo de 16
h luz y 40 mol m-2 s-1. Diseño y análisis de datos experimentales El experimento se llevó a
cabo utilizando un diseño completamente al azar con arreglo factorial que consistió de doce
tratamientos con tres repeticiones, cada repetición incluye diez tubos de ensayo. Después de
3 semanas, fúngicas, porcentaje de contaminación bacteriana, fúngica y total, longitud del
tallo y número de hojas se midieron para cada tratamiento. Un análisis de la varianza
(ANOVA) y la prueba de comparación de medias de Tukey (p > 0,05) se realizaron
utilizando el software estadístico SPSS (versión 22 para Windows).
Resultados
El análisis de varianza no mostró interacción entre las concentraciones de AgNPs y tiempos
de inmersión. El factor de la concentración de AgNPs tuvo efecto significativo sobre todas
las variables evaluadas (Tabla 1).
Tabla 1: Efecto de tiempo de exposición y concentración de nanopartículas de plantas en el
establecimiento in vitro de V. planifolia después de tres semanas de cultivo.
El porcentaje más bajo de contaminación total (23.3, 21.6 y 16.6%) fue obtenido en el
tratamiento expuesto a 100 mg L-1 de AgNPs por 5, 10 y 20 minutos, respectivamente. Los
mayores porcentajes de contaminación totales se encontraron en los tratamientos control
con 57.5, 55.0 y 65%, en los tiempos de 5, 10 y 20 minutos, respectivamente. Al evaluar la
contaminación por hongo y las bacterias, el porcentaje más bajo de contaminación por
hongos se obtuvieron en el tratamiento que contiene 100 mg L-1 AgNPs durante 5 y 20 min
de la misma manera en los tratamientos con 50 con 10 min. La mayor contaminación
bacteriana fue observada en los tratamientos control con 5, 10, 20 min en donde no se
aplicó las AgNPs. Las AgNPs pueden ser una herramienta importante para remover
contaminantes en el cultivo de tejidos vegetales, sólo mediante la utilización de la dosis
correcta y el tiempo de exposición (Mahna et al., 2013).
Nuestros resultados muestran que la utilización de 100 mg L-1 de AgNPs, sin importar el
tiempo de exposición, disminuye significativamente la contaminación total. Además,
concuerdan con los obtenidos por Abdy et al., (2008), los cuales reportan que usando 100
mg l-1 de AgNPs por 180 min después de la esterilización superficial presentaron los
porcentajes más altos de explantes nodales desinfectados (89%) de Valeriana officinalis.
Sarmast et al., (2011) en Araucaria excelsa mostraron que la contaminación microbiana se
redujo drásticamente al sumergir los explantes en una solución de 400 mg L-1 de AgNPs
durante 180 minutos. Manha et al., (2013) también informaron que 100 mg L-1 de AgNPs
durante 5 min fueron efectivos para descontaminar las semillas de Arabidopsis thaliana. En
otros estudios, la inmersión de los explantes con AgNPs ha disminuido la contaminación
microbiana en Olea europaea (Rostami y Shahsavar, 2012), Gerbera capitulum
(Fakhrfeshani et al., 2012), Lycopersicon esculentum y Solanum tuberosum (Mahna et al.,
2013) , Prunus amygdalus X Prunus persica (Arab et al., 2014) y Dianthus caryophyllus L.
(Ahmadian et al., 2015).
Conclusiones.
La utilización de AgNPs redujo la contaminación respecto a los tratamientos sin AgNPs.
Los resultados sugieren que la concentración de AgNPs es un factor de mayor relevancia
que el tiempo de exposición al cual sean sometidos los explantes. Además de las
propiedades antimicrobianas de las AgNPs, su utilización promueve el crecimiento de los
explantes respecto a los tratamientos control. La utilización de AgNPs puede ser una
alternativa para la descontaminación de explantes durante el establecimiento aséptico de V.
planifolia y otras especies.
Referencias.
Abdi, G., Salehi, H., & Khosh-Khui, M. (2008). Nano silver: a novel nanomaterial for
removal of bacterial contaminants in valerian (Valeriana officinalis L.) tissue culture. Acta
Physiologiae Plantarum, 30(5), 709-714.
Arab, M. M., Yadollahi, A., Hosseini-Mazinani, M., & Bagheri, S. (2014). Effects of
antimicrobial activity of silver nanoparticles on in vitro establishment of G× N15 (hybrid
of almond× peach) rootstock. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology, 12(2),
103-110.
Mahna, N., Vahed, S. Z., & Khani, S. (2013). Plant in vitro culture goes nano: nanosilvermediated decontamination of ex vitro explants. Journal of Nanomedicine &
Nanotechnology, 4: 161. doi:10.4172/2157-7439.1000161
Razzaq, A., Ammara, R., Jhanzab, H. M., Mahmood, T., Hafeez, A., & Hussain, S. (2015).
A Novel Nanomaterial to Enhance Growth and Yield of Wheat. Journal of Nanoscience and
Technology, 55-58.
Sarmast, M., Salehi, H., & Khosh-Khui, M. (2011). Nano silver treatment is effective in
reducing bacterial contaminations of Araucaria excelsa R. Br. var. glauca explants. Acta
Biologica Hungarica, 62(4), 477-484.