Cultivo de Tejidos

De EcuRed
Cultivo de Tejidos
Información sobre la plantilla
Concepto:El cultivo de tejidos puede definirse como el conjunto de técnicas que permiten el cultivo en condiciones asépticas de órganos, tejidos, células y protoplastos. Constituye dentro de las biotecnologías, la que mayor aporte práctico ha brindado
.

Cultivo de tejidos. Puede definirse como el conjunto de técnicas que permiten el cultivo en condiciones asépticas de órganos, tejidos, células y protoplastos. Constituye dentro de las biotecnologías, la que mayor aporte práctico ha brindado. Sus aplicaciones van desde estudios teóricos sobre fisiología y bioquímica vegetal, hasta la obtención de plantas libres de patógenos, conservación de germoplasma, produccción de metabolitos secuandarios, propagación masiva de plantas, mejoramiento genético, inducción de mutaciones, selección in vitro y desarrollo de protocolos de regeneración de plantas para su utilización en ingeniería genética.

Contenido

Origen

Los orígenes del cultivo de tejidos se remontan al año 1902, cuando Haberlandt intentó cultivar células aisladas de plantas, postulando así el principio de la totipotencia vegetal, que es la base teórica sobre la que se sustentan todas las técnicas de cultivo in vitro.

Ventajas y aplicaciones

  1. El cultivo de tejidos in vitro y la producción de callos ha facilitado, entre muchos aspectos, los siguientes:
  2. Desarrollo de los trabajos de organogénesis o sea la producción de brotes y raíces.
  3. Desarrollo de la embriogénesis somática.
  4. Cultivo de anteras y obtención de plantas haploides.
  5. Estudios de resistencia a diferentes stress.
  6. Aislamiento de células y protoplastos para su uso en posteriores trabajos de mejoramiento.
  7. Introducción de nueva variabilidad genética.
  8. Conservación del germoplasma.

Aplicaciones

Sus aplicaciones van desde estudios teóricos sobre fisiología y bioquímica vegetal, hasta la obtención de plantas libres de patógenos, conservación de germoplasma, produccción de metabolitos secuandarios, propagación masiva de plantas, mejoramiento genético, inducción de mutaciones, selección in vitro y desarrollo de protocolos de regeneración de plantas para su utilización en ingeniería genética.

Organogénesis

La organogénesis es un evento morfogenético que consiste en la formación de un primordio unipolar a partir de una yema, con el subsecuente desarrollo de un brote vegetativo. Existiendo siempre una conexión entre los nuevos brotes y el tejido paterno.
Un ejemplo importante que ha servido de pauta para muchas investigaciones son los trabajos desarrollados para obtener la organogénesis o sea la producción de brotes y raíces, utilizando el tabaco como modelo biológico y que alcanza su trabajo más completo con los resultados de Murashige y Skoog ( 1962). Ellos evaluaron diferentes combinaciones de auxinas, citoquininas y giberelinas y determinaron las relaciones necesarias entre las concentraciones de ellas, para poder lograr el mantenimiento de los callos sin diferenciar, la diferenciación de brotes o la diferenciación de raíces. Para ello tomaron el tejido de la médula del tallo del tabaco, formado por un parénquima de relleno, poco diferenciado debido a que este tejido no presenta citoquininas naturales. Hoy en la actualidad este bioensayo de la médula de tabaco se utiliza para evaluar la presencia de citoquininas naturales en extractos naturales de plantas.( Roca,W.1993).

Cultivos

Cultivo de embrioides

Steward en 1958 obtuvo plantas de zanahoria normales, cuando transfirió agregados celulares de un medio líquido a un medio sólido. Esto demostró la formación de embrioides a partir de células somáticas..
Pero se debe a Vasil y Hildebrandt (1965) la demostración más precisa de que a partir de una célula somática aislada se puede diferenciar una planta completa, utilizando callo obtenido del parénquima de la médula del tallo de tabaco.

Cultivo de anteras (Androgénesis)

La androgénesis es la capacidad de desarrollo de una planta a partir de un grano de polen (microspora). Esto puede ocurrir por un mecanismo directo (midrospora-embrioide) o indirecto (microspora-callo-embrioide).(Zenk,M.N.1974) En todos los casos se obtienen plantas haploides, aunque en el caso indirecto también se puede obtener plantas diploides. Nitsch y Nitsch en 1965 obtuvieron buenos resultados en tabaco.
Espino (Espino,E.1974) demostró la aplicabilidad del método haploide–diploide para acelerar el resultado de los trabajos encaminados a la obtención de nuevas variedades ya que con esta técnica se pueden obtener en un plazo relativamente corto líneas isogénicas con buenas características productivas y resistentes a las principales enfermedades que afectan este cultivo.

Las plantas haploides son consideradas de gran interés por diferentes razones (Espino y Capote.1979).Una de éstas es la posibilidad de obtener por medio de su duplicación cromosómica individuos haploides homocigotas de gran valor en el mejoramiento.

Estudios de resistencia

El cultivo de tejidos brinda gran potencial para el aislamiento de plantas con resistencia a diferentes agentes químicos y otros stress. Esto fue sugerido por Melchers (Melcher,1972) y ha sido demostrado repetidas veces en años recientes (Carlson,1973; Dix,1975; Gengebach.1975). En algunos estudios (Maliga.P,1973) la resistencia sólo fue estudiada a nivel de cultivo de tejidos mientras que en otros la resistencia fue seguida y probada en las plantas derivadas y su progenie.(Rivka,B.1977).

Aislamiento de protoplastos

El aislamiento y cultivo de protoplastos se logró a principio de la década del 60, destacándose los trabajos de Cocking (1962-65).
En Cuba se destaca el trabajo realizado por Santiesteban y cols(Santiesteban,J.1980 ) en el aislamiento de protoplastos de tabaco.
Para obtener los protoplastos es necesario degradar las paredes celulares, o sea se emplean celulasas para degradar la celulosa y hemicelulosa y pectinasas para degradar las pectinas. Es necesario tener en cuenta que para lograrlo, todas las soluciones tienen que prepararse de forma hipertónica.(Flick,C.E.1995).

Las perspectivas de la utilización de técnicas de manipulación genética con protoplastos para el fitomejoramiento son enormes. La mayor partes de las técnicas de ingeniería genética requieren etapas de cultivo de protoplastos y por ello la regeneración se ha vuelto necesaria.(Oczos,A.1988) El cultivo de protoplastos es además ampliamente utilizado para el estudio de los diferentes virus que afectan la planta. Todo lo anteriormente expuesto demuestra la enorme importancia que tienen las técnicas de cultivo para lograr la aplicación de las modernas técnicas biotecnológicas en el mejoramiento de las plantas (63).

Hibridación somática

En la actualidad la obtención de protoplastos se realiza como paso previo para lograr la fusión de dos o más protoplastos. Esta puede ser inducida por métodos químicos, con soluciones de NaNO3 o polietilenglicol (PEG), o por métodos físicos: electroporación o electrofusión.(Siar,S.1993; Shaoma,Y.1990).

Introducción de nueva variabilidad genética

Los protoplastos permiten trabajos de ingeniería genética para la introducción de material genético en el núcleo o el citoplasma de la célula y que se transmita a la descendencia.(Guenther,K.1994)Existen otras técnicas que permiten lograr la transformación en plantas como las transformaciones tumorales usando como agente inductor el Agrobacterium tumefaciens.( Ulian,E.C.1998).

Conservación del germoplasma

Desde 1972 el Instituto de Investigaciones del Tabaco, trabaja en la introducción foránea, colecta, estudio, manejo y organización de sus recursos genéticos. Durante los últimos años ha adquirido suficiente material genético que incluye las variedades foráneas, las locales y las obtenidas por el mejoramiento genético en el país. Las que han conformado el banco de germoplasma, que comprende los tabacos tipo Negro, Virginia, Burley, Oriental y Semi Oriental.
El germoplasma de tabaco se obtiene con pocas plantas y ocupa relativamente poco espacio además puede conservarse por muchos años si se les crean buenas condiciones de almacenamiento.(Torrecilla,G.1995,1999).

Actualmente el cultivo de tejidos se ha convertido en una herramienta más al servicio de la conservación del banco de germoplasma de tabaco, en el caso de que la planta de interés presente poca fertilidad o se enferme. Técnicas como la embriogénesis somática directa por cultivo de explantes o la micropropagación de meristemos ( que permite “limpiar” de patógenos y conservar genéticamente estable el material vegetal) auxilian al investigador en este sentido.(Espino,E.1996).

Enlace externo

Fuentes

  • Carlson,P.S.1973: Methionine sulfoximina-resistant mutants of tobacco. Science 180, 13661368
  • Dix,P.J., and H.E.Street.1975: Sodium chloride-resistant cultured cell lines from nicotiana sylvestris and Capseceem annuum. Plant Sci, helters 5, 231-237.
  • Espino,E y E.Capote.1979.Uso de la androgénesis en el mejoramiento genético del tabaco negro cubano. Agrotecnia de Cuba 11(1):75-80.
  • Espino,E.1996: Dos nuevas variedades de tabaco negro resistentes al moho azul (Peronospora tabacina Adams) y otras enfermedades de importancia económica en Cuba.1996.Tesis(Maestro en Ciencias). San Antonio de los Baños: I.I.T.p15
  • Espino,E.M.1974. El cultivo in vitro: Nueva perspectiva en el mejoramiento genético del tabaco en Cuba. Rev Agrotecnia de Cuba 6(1):29-32.
  • Espino,E.M.1974.El Cultivo in Vitro: Nueva perspectiva en el mejoramiento genético del tabaco en Cuba. Rev Agrotécnica de Cuba 6(1):29-32.
  • Flick,C.E ; Kut,s.a.1995.Comparison of Nicotiana tabacum and Nicotiana mesophyla hybrids produced by ovule culture and protoplast fusion.Theor Appl.Genet.62:193-198.
  • García, H y Xiomara Rey.1985.Uso del método haploide-diploide en la obtención de líneas isogénicas resistentes al moho azul.
  • García,H y X.Rey.1985.Uso del método haploide-diploide en la obtención de línea isogénicas resistentes al moho azul.Ciencia y Técnica en la agricultura. Tabaco 8(1) 63-66.
  • Gengebach,B.G. and C.E.Green: Selection of T-cytoplasm maize callus cultures resistant to Helmenthesporeum maydes race T pathotoxine. Crop Sci. 1, 645-649 (1975).
  • Guenther,K; Dobert.1993:GeneGun and Biolistic Technology. Biotechnology..p.49.
  • Hernández,I.1998.Caracterización citogenética e isoenzimática de haploides y un dihaploide del género Nicotiana. Trabajo de Diploma. Facultad de Biología. Universidad de la Habana.51 pp.
  • J.Santiesteban, S.Quintero, J.del Sol, H. García.1980: Los protoplastos y sus perspectivas en el mejoramiento genético del Tabaco. Ciencia y Técnica en la agricultura. Cuba.V.3, No 2. p61.
  • L.G.Burk and J.F.Chaplin.1992: Tobacco Research Laboratory Science and education.v.s department of Agriculture, Oxford, N.c.27.
  • Maliga,P., L. Marton, and A.52-Breznevits.1973: 5-Bromodeoxiuridine-resistant plants from callus cultures of haploid tobacco. Plant Sci. Heters 1, 119-121 .
  • Melchers,G.1972: Haploid higher plants for plant breeding. Z.Pflanzenzuchtg. 67, 19-32.
  • Oczos,A ; Doroszewska,T ; Laskowska,K.1988: Isolation of protoplasts from tobacco leaves and maintaining their vigour. Pamietnik-Pulawski(Poland). No 93.p 195-205.
  • Popler, D.1993. Producción de plantas haploides mediante el cultivo aséptico de anteras de tabaco. Rev Ind y Agrícola de Tucumán 55(1):51-58
  • Rasmussen, J.L; Kikert,J.L.1994: Biolistic transformation of tobacco suspension cells using bacterial cells as microprojectiles. Plant cell-report. Germany.V.13.p.212-217.
  • Rivka,B; Nakdemon,U.1973: Development of tobacco seedlings and callus cultures in the presence of ametrole. Department of Field and Vegetable Crops, Faclty of Agriculture
  • Roca, W. M y L. A. Mroginski.1993.Cultivo de tejidos en la agricultura. Fundamentos y Aplicaciones. Primera edición.Coli.970 pp.
  • Shaoma, Yao.1990: Observation on fertility of somatic hybrid plants and their generations of Nicotiana tabacum L. and Nicotiana gauca L. Tobacco of China. No 4. p 7-11.
  • Siar, S.V.1993: Protoplast fusion as a means of producing intergeneric hybrid between tobacco (Nicotiana tabacum L.) and tomato ( Lycopersicon sculentum L.). College Laguna.Philippine.p73
  • Torrecilla,G.1995: Los recursos genéticos de tabaco en Cuba. Su manejo y explotación. Evento Agroalimentario. Sancti Spíritus: UNAIC,22 de marzo.p.5.
  • Torrecilla,G.1999: Manejo,estudio y explotación de los recursos fitogenéticos de tabaco en Cuba..Tesis(Doctor en Ciencias). Ciudad de la Habana.
  • Ulian,E.C; Smith,R.H ; Gould,J.H y Mc Knight,T.D.1998. Transformation of plants. In vitro cel. Dev Biology.24:951-954
  • Zenk,M.H.1974: Haploids in physiological and biochemical research. In: K. Kasha (Ed), Proceeding International Symposium on haploids in Higer Plants, pp. 339-353. University of Guelf.
  • Instituto de Investigaciones del Tabaco