La micropropagación o cultivo de tejidos es la práctica de multiplicar rápidamente material vegetal para producir muchas plantas progenie , utilizando métodos modernos de cultivo de tejidos vegetales . [1]
La micropropagación se utiliza para multiplicar una amplia variedad de plantas, como las que han sido modificadas genéticamente o criadas mediante métodos convencionales de mejoramiento vegetal . También se utiliza para proporcionar una cantidad suficiente de plántulas para plantar a partir de plantas sin semillas, plantas que no responden bien a la reproducción vegetativa o donde la micropropagación es el medio más económico de propagación (por ejemplo, las orquídeas [2] ). El botánico de la Universidad de Cornell Frederick Campion Steward descubrió y fue pionero en la micropropagación y el cultivo de tejidos vegetales a fines de la década de 1950 y principios de la de 1960. [3]
En resumen, los pasos de la micropropagación se pueden dividir en cuatro etapas:
La micropropagación comienza con la selección del material vegetal que se va a propagar. Los tejidos vegetales se extraen de una planta intacta en condiciones estériles. Los materiales de base limpios que están libres de virus y hongos son importantes en la producción de las plantas más sanas. Una vez que se elige el material vegetal para el cultivo, comienza la recolección de explantos y depende del tipo de tejido que se va a utilizar, incluidas las puntas de los tallos, las anteras, los pétalos, el polen y otros tejidos vegetales. Luego, el material del explanto se esteriliza en la superficie, generalmente en múltiples ciclos de lavados con cloro y alcohol, y finalmente se enjuaga en agua esterilizada. Esta pequeña porción de tejido vegetal, a veces solo una célula, se coloca en un medio de crecimiento , que generalmente contiene macro y micronutrientes, agua, sacarosa como fuente de energía y uno o más reguladores del crecimiento de las plantas ( hormonas vegetales ). Por lo general, el medio se espesa con un agente gelificante, como agar , para crear un gel que sostenga el explanto durante el crecimiento. Algunas plantas se cultivan fácilmente en medios simples, pero otras requieren medios más complicados para un crecimiento exitoso; El tejido vegetal crece y se diferencia en nuevos tejidos según el medio. Por ejemplo, se utilizan medios que contienen citoquininas para crear brotes ramificados a partir de yemas de plantas.
La multiplicación es la toma de muestras de tejido producidas durante la primera etapa y el aumento de su número. Después de la introducción y el crecimiento exitosos del tejido vegetal, la etapa de establecimiento es seguida por la multiplicación. A través de ciclos repetidos de este proceso, una sola muestra de explante puede aumentar de una a cientos y miles de plantas. Dependiendo del tipo de tejido cultivado, la multiplicación puede involucrar diferentes métodos y medios. Si el material vegetal cultivado es tejido calloso, se puede colocar en una licuadora y cortar en trozos más pequeños y recultivar en el mismo tipo de medio de cultivo para cultivar más tejido calloso. Si el tejido se cultiva como plantas pequeñas llamadas plántulas, a menudo se agregan hormonas que hacen que las plántulas produzcan muchos brotes pequeños. Después de la formación de múltiples brotes, estos brotes se transfieren a un medio de enraizamiento con una alta relación auxina/citoquinina. Después del desarrollo de las raíces, las plántulas se pueden utilizar para el endurecimiento.
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Esta etapa implica el tratamiento de las plántulas/brotes producidos para estimular el crecimiento de las raíces y su "endurecimiento". Se realiza in vitro , o en un ambiente de "probeta" estéril.
El término "endurecimiento" se refiere a la preparación de las plantas para un entorno de crecimiento natural. Hasta esta etapa, las plántulas se han cultivado en condiciones "ideales", diseñadas para estimular un crecimiento rápido. Debido a la naturaleza controlada de su maduración, las plántulas a menudo no tienen cubiertas dérmicas completamente funcionales. Esto hace que sean muy susceptibles a las enfermedades y que utilicen de manera ineficiente el agua y la energía. Las condiciones in vitro son de alta humedad y las plantas cultivadas en estas condiciones a menudo no forman una cutícula y estomas funcionales que eviten que la planta se seque. Cuando se sacan del cultivo, las plántulas necesitan tiempo para adaptarse a condiciones ambientales más naturales. El endurecimiento generalmente implica el destete gradual de las plántulas de un entorno de alta humedad, poca luz y cálido a lo que se consideraría un entorno de crecimiento normal para la especie en cuestión.
En la etapa final de la micropropagación de plantas, las plántulas se retiran del medio vegetal y se transfieren al suelo o (más comúnmente) abono para macetas para que continúen creciendo mediante métodos convencionales.
Esta etapa a menudo se combina con la etapa “pretrasplante”.
Existen muchos métodos de micropropagación de plantas.
En el cultivo de meristemos, el meristemo y algunos primordios de hojas subyacentes se colocan en un medio de cultivo adecuado, donde se les induce a formar nuevos meristemos. Luego, estos meristemos se dividen y se cultivan y multiplican. Para producir plántulas, los meristemos se extraen de su medio de proliferación y se colocan en un medio de regeneración. Cuando se produce una plántula enraizada alargada después de algunas semanas, se puede transferir al suelo. Con este método se puede producir una planta libre de enfermedades. Los resultados experimentales también sugieren que esta técnica se puede utilizar con éxito para la multiplicación rápida de varias especies de plantas, por ejemplo, coco , [4] fresa , [5] caña de azúcar . [6]
Un callo es una masa de células parenquimatosas indiferenciadas. Cuando un tejido vegetal vivo se coloca en un medio de cultivo artificial con otras condiciones favorables, se forma un callo. El crecimiento del callo varía con los niveles homogéneos de auxina y citoquinina y puede manipularse mediante el suministro endógeno de estos reguladores de crecimiento en el medio de cultivo. El crecimiento del callo y su organogénesis o embriogénesis pueden clasificarse en tres etapas diferentes.
En el cultivo de embriones, el embrión se extirpa y se coloca en un medio de cultivo con los nutrientes adecuados en condiciones asépticas. Para obtener un crecimiento rápido y óptimo hasta convertirse en plántulas, se transfiere al suelo. Esto es especialmente importante para la producción de híbridos interespecíficos e intergenéricos y para superar el embrión.
En el cultivo de protoplastos, la célula vegetal puede aislarse con la ayuda de enzimas que degradan la pared y crecer en un medio de cultivo adecuado en condiciones controladas para la regeneración de plántulas. En condiciones adecuadas, el protoplasto desarrolla una pared celular seguida de un aumento en la división y diferenciación celular y crece hasta convertirse en una nueva planta. El protoplasto se cultiva primero en un medio líquido a una temperatura de entre 25 y 28 °C con una intensidad de luz de entre 100 y 500 lux o en la oscuridad y, después de sufrir una división celular sustancial, se transfiere a un medio sólido compatible o la morfogénesis en muchos cultivos hortícolas responde bien al cultivo de protoplastos.
La micropropagación tiene una serie de ventajas sobre las técnicas tradicionales de propagación de plantas:
La micropropagación no siempre es el método perfecto para multiplicar plantas. Las condiciones que limitan su uso incluyen:
La principal limitación en el uso de la micropropagación para muchas plantas es el costo de producción; para muchas plantas, el uso de semillas, que normalmente están libres de enfermedades y se producen en buenas cantidades, produce fácilmente plantas (ver semilla ortodoxa ) en buenas cantidades a un costo menor. Por esta razón, muchos fitomejoradores no utilizan la micropropagación porque el costo es prohibitivo. Otros fitomejoradores la utilizan para producir plantas madre que luego se utilizan para la multiplicación de semillas.
La mecanización del proceso podría reducir los costos laborales, pero ha resultado difícil de lograr, a pesar de los intentos activos de desarrollar soluciones tecnológicas.
La micropropagación facilita el crecimiento, almacenamiento y mantenimiento de una gran cantidad de plantas en espacios pequeños, lo que la convierte en un proceso rentable. La micropropagación se utiliza para el almacenamiento de germoplasma y la protección de especies en peligro de extinción. La micropropagación se utiliza ampliamente en plantas ornamentales para producir de manera eficiente grandes cantidades de especímenes uniformes y libres de enfermedades, mejorando significativamente las operaciones de horticultura comercial. [8] Entre las especies ampliamente propagadas in vitro, se pueden mencionar el crisantemo , [9] la rosa de Damasco , [10] Saintpaulia ionantha , [11] Zamioculcas zamiifolia [12] y el corazón sangrante . [13] La micropropagación también se puede utilizar con árboles frutales, por ejemplo, Pyrus communis . [14] Para reducir los gastos, se pueden utilizar extractos de plantas naturales para sustituir los reguladores tradicionales del crecimiento de las plantas. [15]