Cultivo de meristemo
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Cultivo de meristemos. Técnica de cultivo que consiste en aislar asépticamente la región meristemática con 1-3 de los primordios foliares más jóvenes e implantarla en un medio de cultivo estéril, con el propósito de inducir la diferenciación de células y tejidos en plantas completas, mediante la utilización de medios de cultivos adecuados.
Sumario
Generalidades
En multitud de especies cuyo método de propagación habitual es de tipo vegetativo e incluso en algunas cuya propagación es por semilla, se encuentran problemas de contaminación por diversos microorganismos, que los métodos tradicionales de desinfección utilizados por los propagadores y viveristas no consiguen erradicar, ni siquiera mediante tratamientos químicos agresivos, esto conlleva una serie de pérdidas económicas por pérdidas de producción, de calidad de fruto y hasta de cosechas completas. Incluso utilizando técnicas de cultivo in vitro es a veces imposible eliminar a determinados organismos patógenos, como virus, micoplasmas, bacterias y hongos endógenos, algunos de los cuales se transmiten incluso vía semillas, y ante los cuales muchas veces son ineficaces los antibióticos, bactericidas y antivíricos añadidos a los medios de cultivo.
Método de saneamiento
La técnica de cultivo in vitro de meristemos, como método de saneamiento, se fundamenta en la distribución no uniforme de los microorganismos (virus, bacterias, micoplasmas) en los tejidos de las plantas infectadas, y su disminución progresiva hacia el ápice del tallo. Por tanto, son mayores las posibilidades que las células del meristemo apical se encuentren libres de microorganismos, a diferencia de los tejidos más organizados de las plantas.
Desde que Morel y Martin (1955) mostraron la posibilidad de regenerar clones de papa (Solanum tuberosum L), libres de virus, mediante el cultivo in vitro de meristemos, varios trabajos han confirmado la existencia de esta técnica de saneamiento, para el saneamiento de numerosas especies portadoras de enfermedades.
Algunos estudios han demostrado la presencia de partículas virales en las células del meristemo ápical; sin embargo plantas obtenidas a partir del cultivo de meristemos resultaron libres de virus.
La obtención de plantas libres de patógenos, por medio del cultivo de meristemos, hace suponer que las zonas meristemáticas tienen propiedades o características especiales, en relación con el resto de los tejidos, para mantenerse libre de virus. Este hecho supone la existencia de otros factores, los cuales probablemente operan en el momento del cultivo in vitro y son responsables de la inactivación del virus en las nuevas plantas. Una interrupción temporal de la organización normal del tejido meristemático ocasiona la inhibición de la multiplicación de los virus, debido a la no-disponibilidad de enzimas claves.
Para explicar la sanidad o limpieza del meristemo se han formulado varias hipótesis, una de ellas plantea, que debido a la ausencia de tejido vascular en la proximidad del meristemo apical y que las conexiones plasmodermáticas en las células de este tejido son muy pequeñas, por tanto los microorganismos se desplazan muy lentamente hacia esta zona. Esta característica morfológica, unida a la activa multiplicación celular que allí ocurre, puede explicar la baja concentración o la ausencia de patógenos en este tejido.
Existe la hipótesis sobre la producción en las células meristemática, de sustancias inhibitorias de los microorganismos y que el efecto de las hormonas en el medio de cultivo, influyen en la inhibición de los virus mediante el cultivo de meristemos. Otra de las hipótesis se basa en la activa multiplicación celular en que se encuentra la zona meristemática, invirtiendo la totalidad de la maquinaria bioquímica celular para la formación de macromoléculas, membranas y otras estructuras de las células nuevas, dejando por tanto a los virus, parásitos obligados, en condiciones desventajosas para su propia multiplicación.
Tamaño de los meristemos
El tamaño óptimo del meristemo es entre 0.2-1mm, pero realmente el utilizado está en dependencia de los objetivos que se persigan con propagación comercial. Si el objetivo es la obtención de plantas libres de enfermedades sistémicas es necesario, la utilización de meristemos, pero si por el contrario solamente se requiere de la multiplicación y no hay peligro de diseminación de enfermedades o se parte de plantas sanas, se pueden utilizar ápices de mayor tamaño con un mayor porcentaje de regeneración.
Aislamiento y siembra de los meristemos
El reconocimiento de la zona meristemática varía entre especies, por tanto, se requiere de estudios preliminares que revelen su ubicación y manipulación adecuada, con el objetivo de facilitar su extracción. Existen meristemos muy fáciles de localizar, como son los expuestos, tal es el caso de la papa; en otros cultivos pueden estar más internamente protegidos y se necesita separar mayor cantidad de pequeñas hojas, para encontrar la zona meristemática. Este es el caso de bulbos, ya sean de ajo (Allium sativum L.), cebolla (Allium cepa L.) o en el caso de tubérculos o cormelos de (Xanthosoma sp.).
La disección aséptica del meristemo es un proceso delicado y requiere de muchas horas de práctica; se realiza con el apoyo de un microscopio esterioscópico, desprendiendo los foliolos que rodean el punto de crecimiento, hasta que solo queda el ápice con algunos primordios foliares, para su posterior transferencia a medios de cultivo de establecimiento.
La eficiencia del cultivo de meristemos, como método de saneamiento a patógenos, esta determinada por los siguientes factores:
Origen y edad del explante inicial
La selección de un adecuado explante inicial determina mejores resultados en la regeneración o formación de plantas in vitro. La sección de tejido utilizada varía en dependencia de las características morfológicas de las diferentes especies, como regla general, se toman las yemas del tallo principal y de los brotes axilares de las plantas.
Las principales causas de pérdidas están dadas por la muerte de los meristemos, ocasionada por daños en el momento de la extracción, y por la formación de plantas no definidas con crecimiento en rosetas.
Tamaño del explante inicial
El tamaño de los meristemos es directamente proporcional a su regeneración y crecimiento posterior in vitro. En caña de azúcar, plátanos y bananos, a pesar de emplearse ápices meristemáticos, de mayor tamaño, la principal causa de bajos índices de establecimiento está dada por la necrosis de los tejidos, producto de la oxidación fenólica.
De forma general el riesgo de aparición de patógenos en los tejidos vegetales aumenta con el incremento del tamaño de los explantes iniciales. La ubicación de los patógenos en los tejidos es determinante en la elección del tamaño a utilizar, por ejemplo el (PLRV) es un virus confinado al floema y puede ser eliminado cuando se extraen meristemos de mayor tamaño.
Características genotípicas
Existe una marcada influencia del genotipo en el éxito del cultivo de meristemos donde los porcentajes de establecimiento varían entre especies, variedades y clones. Independientemente de la influencia del origen del explante, del tamaño de los meristemos y del genotipo, la eficiencia del cultivo de meristemos como método de saneamiento, depende de las condiciones de crecimiento según los requerimientos de las diferentes especies, la habilidad del operador para efectuar dicha escisión y la utilización de medios de cultivo con adecuado balance hormonal que favorezca la regeneración de los ápices meristemáticos.
Influencia del medio de cultivo
Es importante señalar que aunque el balance hormonal utilizado está en dependencia del genotipo que se trabaje, para el éxito del empleo del cultivo de meristemos como método de saneamiento este factor debe tenerse muy en cuenta.
En el cultivo de meristemos no existe ningún medio de cultivo universal, sin embargo, los medios basales propuestos por Murashige & Skoog (1962), con algunas modificaciones en sus componentes, han sido los que con más frecuencia se han utilizado. Un balance adecuado entre auxina y citoquinina en el medio de cultivo es necesario para la formación de plantas a partir de meristemos.
Ventajas
- Los meristemos son genéticamente estables y resultan el tejido idóneo para la iniciación de programas de propagación in vitro.
- El cultivo de meristemos permite eliminar la contaminación de algunos virus por escape, puesto que los tejidos meristemáticos se mantienen sanos aun cuando el resto de las células están infestadas.
- Este método resulta efectivo para el control de bacterias y hongos contaminantes y patógenos.
Los progresos alcanzados en su aplicación han hecho posible propagar gran número de especies de importancia económica, los resultados han sido particularmente atractivos porque se pueden obtener clones limpios de patógenos a partir de plantas sistémicamente infectadas.
Limitaciones
El éxito en el cultivo de meristemo es juzgado por el porcentaje de regeneración, tamaños pequeños (0.1-0.2mm) crecen lentamente disminuyendo la eficiencia del método.
- La resistencia de algunos genotipos al cultivo in vitro limita su extensión a diferentes variedades y especies.
En la actualidad el cultivo de meristemos apicales constituye una alternativa en la erradicación de patógenos, aunque no siempre se logran los niveles de efectividad deseados; por esta razón es frecuentemente combinado con otros métodos de saneamiento que aumenten su eficiencia y generalización. En el Laboratorio de Biotecnología Vegetal del Instituto de Investigaciones de Viandas Tropicales (INIVIT), es frecuentemente utilizado con éxito en la multiplicación in vitro de yuca, boniato y malanga, con el objetivo de obtener explantes libres de patógenos.
Fuentes
- García, Leyanis y J.C. Noa (1998). Obtención de plantas libres de patógenos. En: J.N. Pérez (ed.) Propagación y Mejora Genética de Plantas por Biotecnología. pp. 135-149. IBP, Santa Clara.
- López, R. (2002). Producción de plantas libres de virus y morfogénesis indirecta a partir de cultivo de meristemos de tres genotipos de quequisque (Xanthosoma sagittifolium (L.) Schott). Trabajo de Diploma. Universidad Nacional Agraria. Nicaragua. 40 p.
- Morel, G. y Martin, C. (1955). Guerison de pomme de terre de maladie a virus. C.R. Acad. Sci. Paris. 1315-1324.
