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En la actualidad, pimientos, chiles y ajies (Capsicum spp.) estan presentes en la practica totalidad de las zonas templadas y calidas del mundo. Este cultivo esta entre las diez principales hortalizas del mundo y su popularidad se debe, en gran parte, a su utilizacion gastronomica tanto para consumo en fresco como especia. De las cinco especies cultivadas, la que llamamos comunmente pimiento (Capsicum annuum), es la mas popular y economicamente importante de todas, por lo que la mayoria de esfuerzos de investigadores y mejoradores se centran en esta especie. En este sentido, dos importantes herramientas para la mejora de los cultivos son: i) la hibridacion interespecifica, para aprovechar la variabilidad genetica de las especies relacionadas y, ii) el acortamiento del ciclo generacional, ya sea para realizar sucesivas autofecundaciones y generar lineas puras o para realizar retrocruces y transferir genes. En ambos casos el cultivo de embriones inmaduros podria ser de gran utilidad. En el primero, permitiria sortear la frecuente barrera postcigotica a la hibridacion interespecifica del aborto embrionario, mediante el rescate de embrion. En el segundo, permitiria extraer el embrion procedente de un fruto inmaduro, evitando tener que esperar su maduracion, acortando el ciclo generacional del cultivo. De este modo, el primer objetivo de esta tesis fue aumentar la eficiencia de la germinacion in vitro de embriones inmaduros del genero Capsicum trabajando en los siguientes factores: i) una amplia diversidad de especies y genotipos, ii) los principales estadios inmaduros de desarrollo embrionario (globular, corazon, torpedo y cotiledonar temprano) y iii) diferentes combinaciones de medio de cultivo (sales MS, sacarosa, reguladores de crecimiento) y la incubacion en oscuridad. Un segundo objetivo fue evaluar y clarificar las barreras interespecificas que existen entre las especies Capsicum del complejo annuum-chinense-frutescens y de estas con C. baccatum, valorando la utilidad de estrategias como el rescate in vitro de embriones y el cruzamiento con especies puente para la consecucion de cruzamientos entre C. annuum y C. baccatum. Finalmente, el tercer objetivo consistio en valorar la utilidad del cultivo in vitro de embriones para acortar el ciclo generacional del pimiento comun (C. annuum), permitiendo acelerar los programas de mejora de este cultivo. En este estudio fue posible germinar in vitro y obtener plantas desarrolladas y viables de las cinco especies estudiadas a partir de todos los estadios embrionarios, con la unica excepcion de los embriones globulares de C. chinense. En relacion al estadio embrionario se observo un aumento gradual de la eficiencia promedio a medida que avanzaba el desarrollo del embrion: globular (5%), corazon (21%), torpedo (37%) y cotiledonar (69%). Esto coincide con la literatura revisada en otras especies, y se explicaria por una mayor dependencia alimenticia de los embriones precoces (etapa heterotrofa) frente a los avanzados (etapa autotrofa). Respecto a los medios de cultivo empleados, se observo que las dosis de sacarosa (4% y 8%) afecto notablemente a la eficiencia, mientras que el efecto de la dosis MS (1/2×MS y 1×MS) tuvo un efecto menor. Asi, al contrario de las dosis de sacarosa recomendadas por la literatura para la germinacion in vitro de embriones precoces de diversas especies (8-12%), nosotros demostramos que niveles del 4% ofrecen la mejor respuesta a la germinacion en todos los estadios evaluados, con una tasa media de germinacion de 43%. En el caso de las sales minerales, la dosis 1/2×MS presento la mayor tasa promedio de germinacion (48 v/s 38%). En consecuencia se decidio utilizar la formulacion de sacarosa al 4% y sales minerales a 1/2×MS para continuar la optimizacion de medios. Fijados estos parametros, se evaluo el efecto de los reguladores de crecimiento AIA y zeatina sobre la germinacion de embriones inmaduros de cuatro accesiones de C. annuum en los cuatro estadios, encontrando que los reguladores a baja dosis (0,01 mg/L) permitieron las tasas medias mas altas (33%), seguidos del medio en que estos reguladores estaban ausentes (24%), mientras que los reguladores a altas dosis (0,2 mg/L) afectaron negativamente a las tasas de germinacion, especialmente en el caso de la zeatina, con tasas extremadamente bajas, comprendidas entre 0% y 6% en todos los genotipos y estadios de desarrollo. Finalmente, trabajando sobre el medio con bajos niveles (0,01 mg/L) de AIA y zeatina, la incubacion en oscuridad durante un periodo de cinco dias mostro ser, en todos los estadios, un factor positivo en la eficiencia de la germinacion in vitro de embriones de pimiento (C. annuum), destacando los estadios corazon, en el que la tasa de germinacion aumento de un 17% a un 27% y, especialmente el estadio globular, cuya tasa de germinacion media aumento de un 3% a un 22%. Si bien estas tasas de germinacion pueden parecer bajas, realmente debe ser considerada un exito pues hasta ahora no se habia descrito la germinacion in vitro de los embriones mas tempranos y delicados (globulares) de Capsicum. Asimismo, las tasas registradas para el siguiente estadio (corazon) son considerablemente mas altas que las descritas hasta ahora por otros autores. Ademas, en ciertas hibridaciones interespecificas, el aborto embrionario ocurre en un estadio temprano, por lo cual es necesario para los mejoradores disponer de protocolos que permitan rescatar el embrion en cualquier estadio, incluido los mas precoces. Asi, la mejor combinacion de los factores estudiados para las maximas tasas de germinacion seria: sacarosa 4%, 1/2×MS (alternativamente 1×MS para los embriones globulares de determinados genotipos), AIA a 0,01 mg/L, zeatina a 0,01 mg/L e incubacion inicial de 5 dias bajo oscuridad. Respecto a la transferencia de material genetico de interes desde C. baccatum a C. annuum hemos validado ambas estrategias estudiadas. Por un lado, en la estrategia del puente genetico hemos definido a C. chinense como la especie puente ideal, mientras que hemos descartado a C. frutescens por las anomalias de los hibridos obtenidos y/o su baja cruzabilidad con C. annuum y/o C. baccatum. Asi hemos establecido, por el numero de combinaciones obtenidas y la viabilidad de polen del hibrido a tres vias, el siguiente modelo para la consecucion del cruce puente hibrido (o hibrido a tres vias): [C. baccatum × C. chinense] × C. annuum. Por otro lado, en la estrategia del cruce directo y rescate de embriones, debido a: i) el endurecimiento prematuro del endospermo el cual complica la extraccion del embrion ii) el bajo numero de combinaciones hibridas y iii) la imposibilidad de conseguir BC1 (retrocruzamiento 1), nosotros sugerimos el siguiente modelo para la consecucion de poblaciones BC1: [C. annuum × C. baccatum] × C. annuum, aplicando la tecnica del rescate al embrion F1. Respecto al acortamiento de ciclo generacional, nuestro estudio demostro que en pimiento se puede realizar un maximo de dos generaciones al ano, donde la suma de los ciclos convencionales Otono-Invierno (OI) + Primavera-Verano (PV) ascendio a un rango de 264 y 321 dias en tipos varietales como Guindilla y Bola, respectivamente. En contraste, el cultivo de embriones permitio acortar la suma de los ciclos OI + PV a un rango de 183 y 240 dias para las mismas accesiones. Asi, estos resultados posibilitan alcanzar al menos tres generaciones por ano en C. annuum (hasta 4 en tipos Guindillas o Cornicabra), permitiendo desarrollar programas de mejora que requieran F8-F10 en dos o tres anos. Mediante este estudio hemos logrado optimizar la tecnica del cultivo de embriones inmaduros de pimiento, a la vez que hemos validado esta tecnica en dos importantes aplicaciones directas de mejora vegetal, como son la hibridacion interespecifica y el acortamiento de ciclo generacional, dejando disponible para los mejoradores de pimiento una informacion de gran utilidad para el desarrollo de sus programas de mejora.

Técnicas y estrategias de mejora para facilitar la hibridación interespecífica y el acortamiento del ciclo generacional en el género Capsicum