domingo, 29 de marzo de 2015

biología - biología del desarrollo


La embriogénesis somática, también denominada embriogénesis asexual duendeo adventicia, consiste en el desarrollo de embriones a partir de células que no son el producto de una fusión de gametos durante la fecundación o, en otras palabras, es un proceso por el cual se produce una estructura bipolar (el embrión) a partir de una célula somática. Este proceso se produce con cierta asiduidad en la naturaleza, ocurriendo de modo espontáneo en más de 60 familias de plantas, algunas tan importantes como lascompuestascrucíferascucurbitáceasgramíneasrosáceasleguminosas y palmáceas. Es pues un proceso tan natural como la embriogénesis cigótica, con casos tan conocidos como el de los cítricos, en los que ambos tipos de embriogénesis, la somática y la cigótica, ocurren casi simultáneamente en el interior de la semilla.
Mediante cultivo in vitro, los primeros en obtener y desarrollar embriones somáticos fueron Steward y Reinert en 1958 a partir de tejidos de zanahoria.1 A esta especie modelopara el estudio de la embriogénesis somática se han añadido hasta la fecha más de 30 especies, algunas tan importantes como la alfalfa y varias leñosas forestales, las cuales en la actualidad se propagan comercialmente mediante este método.2
Se pueden obtener embriones somáticos de muy diversas partes de la planta, así se pueden utilizar como explantos: ápices radiculares y caulinares, hipocótilospecíolos,pedúnculoshojas jóvenes y, en general, tejidos y órganos con características embrionarias, meristemáticas o reproductivas (embriones e inflorescencias inmaduras, trozos deescutelonucela y endospermaóvulos, entre otros).3 4
Existen dos tipos de embriogénesis somática in vitro, la embriogénesis somática directa y la indirecta. La forma directa implica la existencia de células somáticas predeterminadas a seguir la vía embriogénica de desarrollo y las células del explanto primario se desarrollan para formar embriones (como por ejemplo, la nucela de los cítricos). La forma indirecta implica la necesidad de una inducción para que las células sigan la vía embriogénica, tras pasar por una fase proliferativa (callo) y cambiar su competencia a la expresión de embriogénesis. El proceso ocurre en dos etapas: en la primera de ellas, las células competentes aisladas en medios ricos en auxinas forman grupos de células embriogénicas denominadas centros embriogénicos. En la segunda fase, una vez repicados los centros embriogénicos a un medio de cultivo sin auxinas, éstos proliferan de forma lenta e indiferenciada. Luego se producen una serie de rápidas divisiones celulares en distintas zonas del centro embriogénico y se conforman embriones globulares, que al crecer pasando por los estados de corazón y torpedo y tras una fase de maduración y germinación darán lugar a plantas completas.5 La embriogénesis somática como método, sistema o tecnología de propagación de plantas presenta una serie de ventajas frente a otros sistemas. Así, es posible obtener una enorme capacidad de propagación, lo que la torna aplicable industrialmente, permite obtener en un solo proceso estructuras completas con ápice y raíz, que pueden ser almacenadas y encapsuladas perfectamente, dando lugar a semillas sintéticas.6 7 8
Por otro lado, presenta una serie de inconvenientes, como por ejemplo, la generación de anormalidades morfológicas, fisiológicas y genéticas en los cultivos, fenómenos de poliembrionía indeseables, falta de maduración y dormancia o germinación prematura de los embriones en cultivo.

Embriogénesis somática en paraíso (Melia azedarach) cultivado in vitro

En el cultivo de tejidos, el ciclo de una planta difiere del que ocurre en la naturaleza. El nuevo individuo puede desarrollarse por embriogénesis somática (generación de embriones somáticos, asexuales o adventicios iniciados a partir de células que no son producto de la fusión de gametos) o por organogénesis (generación de órganos como ser yemas o meristemas radicales a partir de los explantes directamente o a partir de callos).
La embriogénesis somática es considerado como un excelente método de obtención de plantas porque ambos meristemas, caulinar y radical, están presentes simultáneamente. Este hecho permite encapsularlos y producir las denominadas semillas sintéticas.El desarrollo morfológico de embriones somáticos en dicotiledóneas es parecido al de los embriones cigóticos, ya que en ambos se diferencia una estructura bipolar, pasando por los estadios de desarrollo pro embrionarios y embrionarios. En cuanto a las diferencias, los embriones somáticos crecen independientes de correlaciones físicas, fisiológicas y genéticas que ocurren durante el desarrollo de la embriogénesis cigótica. Además, los embriones somáticos no presentan endosperma, pudiendo presentar desarrollo anormal.
La embriogénesis somática en plantas de paraíso se induce a partir de embriones cigóticos inmaduros, 8-9 semanas después de ocurrida la polinización. Estos embriones inmaduros son los explantes, cuyos tamaños pueden ser de < 1mm hasta 2,5 mm.
Luego de ser desinfectados los frutos, se extraen los explantes y cultivan en tubos de ensayo (1 embrión/ tubo), en un medio de cultivo químicamente definido y luego son incubados en un cuarto climatizado a 27°C aproximadamente con un fotoperíodo de 14 hs. Se puede llegar a obtener hasta 28 embriones somáticos por explante.
La inducción de embriones somáticos se realiza directamente  en las células epidérmicas y subepidérmicas de los embriones cigóticos inmaduros. Luego de 5-7 días de iniciado el cultivo, la actividad meristemática permite el desarrollo de estructuras nodulares compuestas de pequeñas células con núcleos y citoplasma densamente teñidos. Estas estructuras forman varias estructuras globulares que dan lugar a estructuras con dos cotiledones primordiales y finalmente a embriones somáticos claramente bipolares sin conexiones vasculares con el explante original.
Esto ocurre con más frecuencia en el hipocótilo, pero también se observan en la base de los cotiledones o en la superficie de la radícula. Los embriones somáticos pueden ser individuales o estar fusionados en grupos (en el mismo embrión pueden encontrarse ambos tipos); y aparecen directamente en el explante sin formación de callo. 
La mayoría de los embriones  globulares se desarrollan hasta ser estructuras bipolares, pasando por el estado de corazón, torpedo  y cotiledonar. En general,  los embriones muestran hipocótilo y cotiledones bien definidos, pero algunos tienen estructuras fusionadas o escindidas en el hipocótilo.
Cuando los embriones somáticos se extraen y transfieren a un medio con la misma composición, dentro de las 2 semanas de transferencia ocurre la embriogénesis secundaria.
Luego, estos embriones somáticos son subcultivados para obtener plantas a partir de ellos, también en medios de cultivo químicamente definidos y bajo las mismas condiciones físicas descritas para inducir la embriogénesis somática. Generalmente sólo se obtienen plantas de aquellos embriones mayores a 1mm.Estas pequeñas plantas crecen en los tubos de ensayo durante 4 semanas, luego se las saca, se las lava con agua de canilla para remover los restos de medio de cultivo de las raíces
Inmediatamente se las transfiere a envases de plástico con arena, turba y perlita, depositándolos en una cámara a 25°C y 80% de humedad relativa durante 20 días. 
Aquellas plántulas con buen desarrollo de tallo y raíces son transplantadas luego a macetas con suelo y llevadas a invernadero.

Esquema del Ciclo de vida del Paraíso cultivado in vitro

 

No hay comentarios:

Publicar un comentario