La micropropagación o cultivo de tejidos es la práctica de multiplicar rápidamente material vegetal para producir muchas plantas de progenie , utilizando métodos modernos de cultivo de tejidos vegetales . [1]
La micropropagación se utiliza para multiplicar una amplia variedad de plantas, como aquellas que han sido modificadas genéticamente o mejoradas mediante métodos de fitomejoramiento convencionales . También se utiliza para proporcionar un número 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 barato de propagación (por ejemplo, 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 finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. [3]
En resumen, los pasos de la micropropagación se pueden dividir en cuatro etapas:
La micropropagación comienza con la selección del material vegetal a propagar. Los tejidos vegetales se extraen de una planta intacta en condiciones estériles. Los materiales limpios y libres de virus y hongos son importantes para la producción de plantas más sanas. Una vez que se elige el material vegetal para el cultivo, comienza la recolección de explantes y depende del tipo de tejido que se utilizará, incluidas las puntas de los tallos, las anteras, los pétalos, el polen y otros tejidos vegetales. Luego se esteriliza la superficie del material del explante, generalmente en múltiples ciclos de lavados con lejía y alcohol, y finalmente se enjuaga con 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 vegetal ( hormonas vegetales ). Por lo general, el medio se espesa con un agente gelificante, como agar , para crear un gel que sostenga el explante 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 dependiendo del medio. Por ejemplo, los medios que contienen citoquinina se utilizan 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. Tras la exitosa introducción y crecimiento del tejido vegetal, a la etapa de establecimiento le sigue la multiplicación. Mediante 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 implicar diferentes métodos y medios. Si el material vegetal cultivado es tejido de callo, se puede colocar en una licuadora, cortarlo en trozos más pequeños y volver a cultivarlo en el mismo tipo de medio de cultivo para que crezca más tejido de callo. Si el tejido se cultiva como plantas pequeñas llamadas plántulas, a menudo se agregan hormonas que hacen que las plántulas produzcan muchos retoños pequeños. Después de la formación de múltiples brotes, estos brotes se transfieren a un medio de enraizamiento con una alta proporción de auxina/citoquinina. Después del desarrollo de las raíces, las plántulas se pueden utilizar para endurecer.
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Esta etapa implica tratar las plántulas/brotes producidos para estimular el crecimiento y el "endurecimiento" de las raíces. Se realiza in vitro , o en un ambiente estéril de "tubo de ensayo".
"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 fomentar 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 e ineficientes en el uso del agua y la energía. Las condiciones in vitro son altas en humedad y las plantas cultivadas en estas condiciones a menudo no forman una cutícula funcional ni estomas que impidan 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 destetar lentamente las plántulas de un ambiente cálido, con poca luz y mucha humedad a lo que se consideraría un ambiente 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) a abono para macetas para un crecimiento continuo mediante métodos convencionales.
Esta etapa suele combinarse con la etapa "pretrasplante".
Existen muchos métodos de micropropagación de plantas.
En el cultivo de meristemas, el meristemo y algunos primordios foliares subyacentes se colocan en un medio de cultivo adecuado. donde son inducidos a formar un nuevo meristemo. Estos meristemas luego se dividen, crecen y se multiplican. Para producir plántulas, los meristemas se extraen de su medio de proliferación y se colocan en un medio de regeneración. Cuando se produce una plántula con raíces alargadas 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 puede utilizarse 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 del crecimiento en el medio de cultivo. El crecimiento del callo y su organogénesis o embriogénesis se pueden clasificar en tres etapas diferentes.
En el cultivo de embriones, el embrión se extirpa y se coloca en un medio de cultivo con el nutriente adecuado en condiciones asépticas. Para obtener un crecimiento rápido y óptimo de las plántulas, se transfiere al suelo. Es particularmente importante para la producción de híbridos interespecíficos e intergenéricos y para la superación del embrión.
En el cultivo de protoplastos, la célula vegetal se puede aislar con la ayuda de enzimas que degradan la pared y crecer en un medio de cultivo adecuado en condiciones controladas para la regeneración de las 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 medio líquido a una temperatura de 25 a 28 C con una intensidad de luz de 100 a 500 lux o en la oscuridad y después de sufrir una división celular sustancial, se transfieren a un medio sólido. 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 medio 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 semillas ortodoxas ) en buenas cantidades a un costo menor. Por esta razón, muchos fitomejoradores no utilizan la micropropagación porque el costo es prohibitivo. Otros criadores lo 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 lo convierte en un proceso rentable. La micropropagación se utiliza para el almacenamiento de germoplasma y la protección de especies en peligro de extinción.