Selección de variantes genéticas de nopal verdura (Opuntia velutina) inducidas por radiación gamma con características morfológicas y fitoquímicas mejoradas

Abstract

In vitro mutagenesis is a common approach for the genetic improvement of food crops. Among mutagenic agents, gamma radiation has proven effective in generating plant lines with enhanced traits in crops such as agave, ginseng, and rice, resulting in overproduction of secondary metabolites, resistance to abiotic and biotic stresses, and morphological modifications. Although this technique has been widely applied, it is particularly recommended for crops with genetic complexity, seed germination difficulties, and long growth cycles, as is the case for vegetable prickly pear species (Opuntia spp.), which also stand out for their nutritional and phytochemical content, including polyphenols, compounds widely recognized for their diverse bioactive properties. Based on these considerations, the present study aimed to induce genetic variants of vegetable prickly pear (Opuntia velutina) through gamma irradiation, with the objective of selecting material exhibiting outstanding morphological traits, increased polyphenol production, and enhanced antioxidant capacity. The research was structured into six specific objectives, corresponding to six methodological stages: (1) An in vitro establishment method for O. velutina meristems was developed using four treatments (T1, T2, T3, T4) and a control (tap water rinse only), distinguished by exposure times to commercial bleach solution (0, 5, 10, 15 min, respectively). Meristems were cultured on MS medium, and aseptic explant percentage, mortality by oxidation, and fungal and bacterial contamination were recorded. (2) In vitro meristems were exposed to gamma radiation doses ranging from 5 to 125 Gy. Oxidation percentage, sprouting rate, radiosensitivity curve, and the inhibitory dose at 50% sprouting (LD50) were determined.

La mutagénesis in vitro es una práctica común para el mejoramiento genético de cultivos con valor alimenticio. Entre los agentes mutagénicos, la radiación gamma ha demostrado ser eficaz para generar líneas vegetales con características mejoradas en cultivos de agave, ginseng, arroz, etc. Dando como resultado, líneas sobreproductoras de metabolitos secundarios, resistencia a estreses abióticos y bióticos, y cambios morfológicos. Si bien esta técnica ha sido ampliamente aplicada, se recomienda para cultivos con complejidad genética, dificultad de germinación de semillas y ciclos de largo crecimiento, tal como las especies de nopal verdura (Opuntia spp.); quienes además de cumplir con estas condiciones han resaltado por contenido nutrimental y fitoquímico como los polifenoles, compuesto reconocidos por su diversidad bioactiva, etc. Debido a lo anterior el presente trabajo pretende inducir variantes genéticas por irradiación gamma en nopal verdura (Opuntia velutina) para la selección de material con características morfológicas sobresalientes, aumento en la producción de polifenoles y capacidad antioxidante. La investigación presento seis objetivos particulares, por lo que la metodología se estructuró en seis etapas y que se describen a continuación: 1) Se desarrolló un método de establecimiento in vitro de meristemos de nopal, utilizando cuatro tratamientos (T1, T2, T3, T4) y un control (solo con aguaje de agua corriente), distinguiéndose entre sí por los tiempos de exposición solución de cloro comercial (0, 5, 10, 15 min, respectivamente). Los meristemos fueron colocados en medio MS y se determinó el porcentaje de explantes asépticos, mortalidad por oxidación, contaminación de hongos y bacterias. 2) Los meristemos in vitro fueron expuestos a dosis entre 5 y 125 Gy de radiación gamma. Se monitoreó el porcentaje de oxidación, brotación, curva de radiosensibilidad y se estableció la dosis de radiación gamma inhibitoria del 50% del porcentaje de brotación (DL50).