viernes, 26 de octubre de 2012

2.3.7.4. MANEJO DEL MATERIAL TRASPLANTADO

2.3.7.3. TRASPLANTE Y ADAPTACIÓN BAJO CONDICIONES DE INVERNADERO.


Las plántulas  entre  4 y 5 cm  obtenidas in vitro una vez que desarrollaron sus raíces y se han alongado, se traslada a un invernadero,  procurando realizar esta actividad  por la mañana para no dañarlas por el calor. Ya dentro del invernadero, la preaclimatización consistió  en  que los frascos se destaparan, dejándose bajo malla sombra durante 48 horas, con la finalidad de que las plantas comenzaran a adaptarse acondiciones diferentes a las existentes en el laboratorio donde estaban a temperatura promedio de 26 ± 2 ºc y fotoperiodo de 10 horas luz (lámparas de luz blanca fría fluorescente, con intensidad lumínica de 2000 lux) y 14 horas de oscuridad. Antes de transplantar, se elimina completamente el medio de cultivo de las raíces, para ello se colocaran las plántulas en un recipiente con agua limpia y el medio se eliminara de las raíces manualmente sin dañar  a las plántulas. Con la finalidad de evitar contaminación por enfermedades fungosas, las  plántulas se sumer durante cinco minutos  en un recipiente que contenga una solución preparada con fungicida. Para el trasplante se utiliza un sustrato el cual se esteriliza.  

2.3.7.2. DESINFECCION O ESTERILIZACION DEL SUSTRATO


En todo momento deberá realizarse un  riguroso control fitosanitario empleándose antibióticos, fungicidas e insecticidas de uso  universal

http://www.argenbio.org/adc/uploads/Libro_INTA_II/Parte_I.pdf

2.3.7.1. TIPOS DE SUSTRATOS


Otro aspecto importante a tener en cuenta lo constituye la elección del substrato, siendo el adecuado aquel que permita el normal crecimiento y desarrollo de las raíces. Se puede emplear: arena, perlita, turba, vermiculita,  o mezclas de ellos, teniendo la precaución de realizar una esterilización previa. Es conveniente  el agregado de fertilizantes, sea a través  del substrato (fertilizantes de liberación  controlada) o bien mediante el sistema de riego (fertilizantes solubles); empleándose  proporciones ricas en fósforo (N-P-K: 9-45-15) y potasio (N-P-K: 4-25-35) que favorecerán el  desarrollo radicular y la rustificación de las plantas.

2.3.7. TRASPLANTE AL SUSTRATO


En el momento en que se extraen los explantes enraizados de los frascos, están poco adaptados a crecer en un invernáculo, ya que estos explantes han enraizado y crecido en ambientes con una humedad relativa muy elevada y generalmente tienen estomas (estructuras responsables de regular la transpiración y pérdida de agua en la planta) que no son completamente funcionales frente a descensos de la humedad relativa, y por lo tanto demasiado lentos para evitar la desecación del explante. Crecer en ambientes tan húmedos también suele implicar la falta de una cutícula con cera bien desarrollada, que representa la barrera física para evitar la pérdida de agua a lo largo de toda la superficie de la planta. Las plántulas recién enraizadas son sensibles a los cambios ambientales y esto va a depender del éxito o el fracaso. Mediante aclimatizacion (endurecimiento) entre 4-8 semanas
Paulatina y secuencialmente

1.       Se controla la luz desde el 20% hasta el 100%
2.       Sustrato en las 2 p´rimeras semanas riega ms 25%
3.       Hr se mantiene desde 100 normal
4.       Se mantiene con nebulización
5.       Normal se cortan las raíces de las plantas in vitro .

2.3.6.4. PREADAPTACION Y TRASPLANTE


Este período de adaptación al nuevo hábitat es llamado  fase o etapa de aclimatación. La estrategia a implementarse durante el mencionado ciclo deberá contemplar el control minucioso de los parámetros ambientales (humedad, temperatura y luz) de tal manera que permita disminuir la deshidratación y, al mismo tiempo, estimular la fotosíntesis con el objeto de generar un rápido crecimiento  de los plantines. El retraso en el desarrollo de la cutícula y la escasa funcionalidad del aparato estomático que presentan las hojas de la mayoría de las especies cultivadas  in vitro, determinan una alta tasa de transpiración que puede ocasionar  la muerte por deshidratación. El control de este proceso fisiológico es de vital importancia durante la aclimatación, teniendo en cuenta que la disminución de la transpiración será gradual y dependerá de la rehabilitación de los estomas, así como también del desarrollo de la cutícula.

El equipamiento necesario estará sujeto a la especie, pudiendo utilizarse desde túneles de polietileno para plantas que posean un elevado control de la transpiración (por ej. Malus pumila o Agave tequilana) o bien, a través del empleo de cámaras climatizadas (Fig.1) equipadas con sensores que permiten un descenso paulatino de la humedad relativa.  En algunos casos puede resultar necesaria la aplicación exógena de ABA (hormona involucrada en el control del cierre de los estomas) o bien, el empleo de sustancias antitranspirantes que forman una capa semipermeable en la superficie de la hoja. En este último caso deberán tomarse algunas precauciones debido a que pueden observarse reacciones de fitotoxicidad.

Resulta imprescindible evitar la exposición a temperaturas extremas tanto en la fase  aérea como en el substrato. Mediante el empleo de extractores y/o acondicionadores  de aire combinados con un sistema de niebla, es posible establecer la temperatura de  la fase gaseosa entre los 25 y 30 ºC durante la estación estival, mientras que en la época invernal es necesario, a veces, el empleo de mantas térmicas o serpentinas, sea de agua o aire caliente a nivel del substrato, para mantener la temperatura por encima de los  18-20 ºC.

Sin lugar a dudas, la opción más económica es el empleo de la luz natural, disminuyendo su irradiancia (20-50%) mediante el agregado de mallas de sombreado («saram»). No obstante, en aquellas latitudes donde el  nivel medio de luz natural es bajo y los días son cortos durante una parte considerable del año, la luz artificial puede ser aplicada como complemento de la luz natural. Las lámparas tubulares fluorescentes del tipo «luz  día» son empleadas en horticultura para prolongar el fotoperíodo. Asimismo, las lámparas tubulares de sodio alta presión presentan  una distribución espectral de la energía adecuada para estimular fotosíntesis y se emplean para tal fin en una amplia variedad de cultivos.


2.3.6.3. ENRAIZAMIENTO


Cambios anatómicos durante formación de raíces
Ø  Dediferenciación:
l  Formación de nuevos sitios meristemáticos
l  Marcado por división anticlinal
Ø  Divisiones celulares iniciales:
l  Grupos de células sin polaridad, simétricas, no determinadas
Ø  Divisiones laterales para formar meristema radical determinado:
l  1500 células, simetría bilateral
Ø  Crecimiento y emergencia (división y alargamiento):
l  Unión vascular con tallo
l  Raíz es visible


Cambios fisiológicos durante formación de raíces
Ø  Iniciación día 0 a día 3:
l  Divisiones anticlinales en periciclo
l  Depende de AIA del ápice de raíz primaria
Ø  Emergencia: día 3 a día 10:
l  Salida de raíces
l  Requiere de fuente diferente de auxina (ápice y hojas jóvenes)
l  Duplica la concentración en forma de pulso (alta conc/corto tiempo)
l  No ocurre si se decapita planta, si al adicionar auxina
Ø  Independencia:
l  Crecimiento de raíz
l  Independiente de auxina de ápice y de raíz primaria

Causas para variabilidad de enraizamiento
Ø  Condiciones ambientales y de nutrición de la planta y de los esquejes
Ø  Manejo de los explantes luego de su separación de la planta madre
Ø  Concentración, método de aplicación y tipo de sustancia reguladora
Ø  Interacción entre sustancias RC
Ø  Edad de los esquejes

2.3.6.2. CRECIMIENTO DE YEMAS ADVENTICIAS


Se pueden iniciar nuevos ápices de ramas o brotes ya sea:

1.     Directamente del explante
2.     indirectamente del callo que se forma en la superficie cortada del explante.

Los dos factores más importantes que afectan la iniciación de brotes adventicios son:

1.     la relación del explante
2.     El régimen de hormonas que se suministran a las plantas.

Entre los tipos de explantes hay porciones de hojas que se usan en plantas como Saintpaulia y rábanos picantes que de manera natural se regeneran de esta forma. Se utilizan explantes de puntas de tallos en varias especies como en orquídeas, y helechos en los cuales se desarrollan masas de tejidos de tipo callo y regeneran a un gran numero de brotes, con el tiempo las plantas iniciadas de puntas de callos con el propósito inicial de brotes axilares, pueden revertir a formar alto porcentaje de brotes adventicios.

La iniciación directa principia con células de parenquima que están situadas ya sea en la epidermis o justo abajo de la superficie del tallo; algunas de esas células se vuelve meristemoides las cuales aparentemente se originan de células individuales, sin embargo, la respuesta de los explantes depende de la concentración de hormonas El desarrollo indirecto de brotes adventicios implica, primero la iniciación  de callo basal de los brotes separados en cultivos, Los brotes se originan en la periferia del callo e inicialmente no están conectados al tejido vascular del explante, de manera similar, en plantas intactas, si se aplica citoquinina en bloques de agar cilíndrico pueden originarse de brotes del callo formado en el ápice de epicotilos decapitados. En general la formación de brotes adventicios puede conducir a tasas muy elevadas de multiplicación, mas altas que los que se obtienen de ramas axilares. Por otra parte, los brotes adventicios pueden aumentar las tasas de producción de plantas aberrantes, resultantes de la partición de quimeras que en algunos cultivares resulta en la perdida de la variegacion y en reversiones a una condición más juvenil, cuando se use este sistema las plantas producidas deben evaluarse cuidadosamente respecto a la posible variación. Las diferentes plantas pueden responder en un modo distinto a las diversas citoquininas y auxinas a parte debido a su control hormonal natural. Una secuencia apropiada de hormonas es de importancia particular en cuanto que una hormona  puede tener un efecto inductor pero debe estar ausente o en cantidad reducida para que crezca el órgano.

2.3.6.1. FORMACION DE CALLO


Callo: masa de células desdiferenciadas obtenidas a partir de un explanto cultivado in vitro (disco de hoja, meristema, células en suspensión, etc.). Es posible regenerar brotes o vástagos a partir de estos callos.



La composición salina más empleada para inducir la formación de callo, la organogénesis directa o indirecta en la mayoría de las especies vegetales, es la de Murashige & Skoog (1962) (MS). Sin embargo, existen otras formulaciones diseñadas para inducir determinados patrones morfogénicos. Existe, además, una estrecha relación entre la composición hormonal del explante y la concentración de reguladores del crecimiento agregada al medio de cultivo.

2.3.6. CAMBIOS FISIOLOGICOS DEL EXPLANTE


Algunos de los cambios fisiológicos que presentan los explantes son los siguientes:

1.     Estomas atrofiados, no son funcionales al 100%.
2.     Cutícula más delgada y con aberturas.
3.     Parénquima desorganizado, no están unidas, es decir, es ineficiente.
4.     Con menos luz y azúcar en las plantas se realiza menos fotosíntesis y en gran porcentaje son heterótrofas y en poco porcentaje son autótrofas.
5.     Como tienen mucha humedad relativa las raíces son más delgadas, pocas raíces y no son funcionales.

Apuntes de la clase de Biotecnología Vegetal

2.3.5.4. HUMEDAD RELATIVA


La humedad relativa (HR) como medida de la cantidad de vapor de agua contenida en la atmósfera gaseosa, es otro de los parámetros físicos a tener en cuenta. La HR dependerá del sello o cobertura del envase empleado. Si este cierre es hermético, la humedad interior será del 100 %. Si existe la posibilidad de un intercambio gaseoso, la humedad interna puede descender a niveles cercanos al 50 %. Este importante descenso del contenido de HR puede promover una pérdida veloz de agua del medio de cultivo, variando la concentración de sus compuestos hasta llegar a niveles tóxicos.

2.3.5.3. TEMPERATURA


La temperatura de incubación de los cultivos es un factor importante a tener en cuenta. Si bien en las condiciones naturales de cultivo las plantas tienen diferencias térmicas durante el día y la noche, las temperaturas in vitro se mantienen casi estables. Es importante señalar que cuanto más se asemejen las condiciones in vitro a las óptimas de crecimiento de la especie estudiada, mayor será la respuesta esperada. En cultivos de hojas de Streptocarpus x hybridus sometidos a diferentes temperaturas, se observó que la regeneración mayor de brotes se obtuvo a 12 ºC, mientras que por encima de los 30 ºC casi no hubo diferenciación.


2.3.5.2. INTENSIDAD LUMINICA


La luz es uno de los factores principales que determinan el desarrollo de los
organismos autótrofos, en ello radica la importancia de controlar el factor luz en los
cultivos in vitro. Los aspectos aspectos relacionados con la luz que son importantes en los cultivos in vitro son:

  • ·       La cantidad de luz: LA IRRADIACIÓN . La irradiancia puede ser expresada en función de la energía por unidad de superficie W/m2
  • ·       La calidad de la luz: EL ESPECTRO (λ) Los tubos fluorescentes son las fuente de luz más usada en las cámaras de cultivo.




La luz suministrada a los cultivos debe ser evaluada en cuanto a la calidad, intensidad y período de suministro. La respuesta morfogénica de un explante puede variar según se le proporcione luz o no. Para estimular la formación de callo es común que se prefiera la oscuridad. El suministro de luz favorece la diferenciación de órganos. Los procesos morfogénicos dependen del genotipo seleccionado, pero, además, debe sumarse el efecto del explante seleccionado. El tratamiento de la planta madre, las condiciones físicas y fisiológicas en las que ésta se encuentre y el sector del cual se tome el explante determinarán a su vez la respuesta morfogénica en condiciones in vitro.

http://www.biblioteca.org.ar/libros/150404.pdf

2.3.5.1. FOTOPERIODO


La alternancia de los ciclos de luz con los de oscuridad: EL FOTOPERÍODO. Algunos fenómenos propios del desarrollo de las plantas (germinación, La alternancia de los ciclos de luz con los de oscuridad: EL FOTOPERÍODO. Algunos fenómenos propios del desarrollo de las plantas (germinación, floración, tuberización,...) pueden ser activados por el número de horas diarias de luz que recibe la planta. De forma análoga, el número de horas de luz que recibe el explanto cultivado in vitro puede afectar a su desarrollo. En general, el mejor fotoperiodo in vivo será también el mejor fotoperiodo in vitro. En general se utiliza luz blanca y un fotoperiodo de 16hs de luz y 8 hs de oscuridad. 

2.3.5. CONDICIONES DE INCUBACION


Factores relacionados con el ambiente de incubación
  • ·       Luz, obscuridad o fotoperiodo
  • ·       Tipo de luz
  • ·       Temperatura


Como se puede ver el numero de factores implicados en el proceso de organogénesis es muy grande, y el fenómeno en si no se comprende lo suficiente como para manipularlo a partir de una base solida de conocimientos. Los conocimientos básicos que se tienen hasta la fecha provienen en su inmensa mayoría de experimentos de ensayo y error. Debido a esto al trabajar por primera vez con una especie deberán montarse experimentos que nos permitan desarrollar el mejor sistema para regenerar órganos a partir de ese material vegetal.


La incubación de los cultivos se debe llevar a cabo en condiciones controladas. Por lo menos en lo que se refiere a temperatura,  calidad e intensidad de luz, fotoperíodo, humedad atmosférica e higiene. Estas condiciones se logran con el empleo de cámaras climatizadas o cuartos especialmente preparados con aire acondicionado (frío-calor) y una buena y uniforme circulación de aire en el interior y dotados de un buen sistema de alarma para cortar la iluminación en caso de no funcionar el aire acondicionado. En general, los cultivos son incubados a temperatura constante de 25-28 ºC, con ciclo de luz/oscuridad de 16/8horas. La luz es  generalmente provista por lámparas fluorescentes del tipo «luz día» con una irradiancia de entre 50 y 200μmol m-2s-1. La humedad atmosférica debe ser elevada (80-  90%).

2.3.4.3. SIEMBRA DE DIFERENTES MEDIOS: SOLIDOS Y LIQUIDOS


Consistencia del medio.

El metabolismo de los tejidos puede modificarse dependiendo de las características del medio de cultivo (líquido o semi-sólido). dependiendo de las características del medio de cultivo (líquido o semi-sólido). En el caso de un medio sólido, la concentración y calidad del ágar pueden tener importantes efectos en el desarrollo del cultivo (hiperhidricidad, crecimiento lento, etc.). El cultivo en medio líquido se utiliza cuando la propagación in vitro es desarrollada a través de las siguientes vías. El cultivo en medio líquido se utiliza cuando la propagación in vitro es desarrollada a través de las siguientes vías:

  • -        Inducción de embriogénesis
  • -        Cultivo de protoplastos
  • -        Cultivo de suspensiones celulares



Otro aspecto importante a tener en cuenta es la consistencia del medio de cultivo. Puede emplearse como semisólido o líquido. El agente gelificante más empleado en el cultivo  in vitro es el agar extraído de diversas algas marinas. Las diferentes calidades existentes en el mercado modifican la expresión morfogénica debido a que pueden contener sustancias inhibitorias o promotoras del crecimiento. Tal es el caso del cultivo de hojas de Actinidia chinensis, cultivadas en una solución de MS con el agregado de 0,1 mg.L -1  de AIA + 1 mg.L -1  de BAP, donde se observó una respuesta morfogénica diversa según el tipo de agar seleccionado. Por ejemplo, cuando el gelificante empleado fue Chubut-agar, de producción nacional, se observó una gran diferenciación de yemas adventicias, mientras que con el agregado de agar SIGMA  R  sólo se indujo la proliferación de callo. En caso de seleccionar medios de cultivo líquidos, la respuesta morfogénica observada varía de manera considerable. El cultivo líquido es imprescindible cuando se busca promover la morfogénesis indirecta a través de suspensiones celulares. Para ello es necesario cultivar los callos en medio líquido con agitación para permitir que las células se disgreguen y puedan diferenciar raíces, brotes o embriones somáticos en forma aislada. La selección del medio de cultivo líquido o sólido depende, además, de la especie empleada. En Cymbidium spp, por ejemplo, se ha observado que el empleo de medio de cultivo líquido promueve una mayor diferenciación de protocormos respecto del mismo medio gelificado. A su vez, este proceso puede mantenerse durante varios subcultivos mientras que en medio de cultivo gelificado se observó que los protocormos tienden  a formar tallos.

2.3.4.2. DISECCION DEL EXPLANTE


Cultivar los explantes en una cámara de transferencia con aire estéril («gabinete de  flujo laminar»), localizada en un ambiente limpio  y no expuesta a corrientes de aire. De no disponer este equipamiento, se pueden sustituir  con cuartos esterilizados previamente  con luz ultravioleta (nunca exponerse a la luz  UV en forma directa). La mesada de trabajo  y las paredes del gabinete deben ser desinfectadas  previamente con etanol al 70%. De  la misma manera deben ser desinfectados  exteriormente todos los recipientes (conteniendo medios de cultivo, agua, etc.) que ingresen  en el área del aire estéril. Los operarios constituyen frecuentemente una importante fuente primaria de contaminación, porque es recomendable que, antes de comenzar a trabajar laven sus manos  y antebrazos con abundante agua y jabón y se des infecten con etanol al 70 %. La  utilización de guardapolvos, guantes y máscaras protectoras de la boca y de la nariz, así  como los gorros protectores de los cabellos, ayudan a reducir sensiblemente los niveles de  contaminación. Los instrumentos de trabajo (pinzas, pipetas, tijeras, agujas, cápsulas de Petri)  deben ser esterilizados antes de su uso. Muchos  de estos instrumentos pueden ser colocados  en etanol al 95% y, antes de ser usados,  se deben flamear cuidadosamente en  la llama de un mechero. También es necesario  flamear la boca de los recipientes que contienen  los medios de cultivo antes y después  de cultivar el explante. Incubar los cultivos en cámaras o cuartos  de cultivo, cerrados, libres de corrientes de aire y bien higienizados. En lo posible se debe restringir la circulación de personas, y  los recipientes con cultivos contaminados  deben ser rápidamente eliminados de este  sector. Es conveniente que antes del lavado,  estos cultivos sean esterilizados.


2.3.4.1. DESINFECCION DEL EXPLANTE


Realizar una adecuada preparación de  la planta dadora de explantes, cultivándola  preferentemente en invernaderos tratadas con productos químicos que eliminen  patógenos y eventuales microorganismos  endófitos.


Los explantos deben ser esterilizados antes de ser establecidos en condiciones de cultivo. Protocolo del tipo de esterilización superficial de material vegetal son:

  • -        Lavado con agua corriente durante 20-30min
  • -        Etanol 70%, entre 5 y 10 seg.
  • -        Solución de hipoclorito de sodio (NaCIO) de 5 a 20%, entre 5 y 30 min. Este paso puede ser reemplazado por el uso de soluciones diluídas de bicloruro de mercurio (HgCl2), entre el 0,01 y 0,05%. soluciones diluídas de bicloruro de mercurio (HgCl2 ), entre  el 0,01 y 0,05%.
  • -        Enjuagues con abundante H2O estéril (4 ó 5 veces).
  • -        En el caso del HgCl2 , el material se debe enjuagar sucesivas veces pues es difícil de eliminar.

2.3.3.3. TAMAÑO DEL EXPLANTE


El tamaño del explante es un factor que tambien puede determinar la respuesta in vitro. Explantes muy pequeños requieren el empleo de medios de cultivo mucho mas complejos y la vitalidad y la capacidad regenerativa tiende a ser bajas. Explantes grandes son mas difíciles de desinfectar pero generalmente poseen un mayor potencial regenerador considerablement mayor.  En varios trabajos se han demostrado las ventajas que ocasiona el pretratamiento de las plantas donantes con reguladores del crecimiento para reactivar el desarrollo de las plantas donantes.

2.3.4. SIEMBRA DEL EXPLANTE


Una vez que se ha obtenido el explante, este debe ser correctamente desinfectado para evitar la proliferación de contaminantes biológicos (bacterias, hongos y levaduras principalmente) en el medio, los cuales afectan el crecimiento y desarrollo del explante (Fontúrbel 2001) y compiten con el mismo deteriorándolo y haciéndolo inservible para cultivo (Kyte & Kleyn 1996). Los explantes desinfectados son trasladados a una cámara de flujo laminar (con aire filtrado, libre de microorganismos) donde se realizará la transferencia a un medio de cultivo apropiado (Kyte & Kleyn 1996) al tipo de especie y las necesidades del cultivo. Una vez que el explante está en el medio, se sella el rasco de cultivo y se traslada a una cámara de crecimiento con condiciones de humedad, temperatura y fotoperiodo controladas para su desarrollo. Una vez que los explantes luego de algunas semanas en la cámara de crecimiento– han desarrollado algunas raíces y hojas, es el momento de realizar el traspaso al invernadero. Este es uno de los pasos más difíciles de la técnica, ya que los explantes in vitro se encuentran en condiciones ambientales muy diferentes y se alimentan de manera heterotrófica (del medio de cultivo) y el estrés de adaptación a las condiciones de vivero es muy fuerte (Kyte & Kleyn 1996, Fossard 1999). Un porcentaje de las plántulas clonadas in vitro no sobrevive al invernadero, pero la parte que si sobrevive crece –ya en condiciones normales– y al cabo de una semanas está lista para ser trasladada al campo de cultivo.

2.3.3.2. POSICION DEL EXPLANTE EN LA PLANTA

El mejor explante que podemos utilizar en la planta es aquel que se encuentra en posición del tercio de en medio de la planta, es decir la planta la dividimos en tres partes, escogemos los explantes de la parte de en medio todos los que esten ubicados en esa zona, estos son potencialmente buenos para usarlos de explante en cultivos in vitro.

INFORMACIÓN OBTENIDA DE LOS APUNTES DE LA CLASE DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL 

2.3.3.1. TIPOS DE EXPLANTE


El material vegetal con el que se inicia un cultivo in vitro puede ser cualquier célula, tejido u órgano de la planta (explante).  Comúnmente se seleccionan aquellas partes de la planta que se encuentran en división activa, como las regiones meristemática:

·       Tejidos somáticos: de tallo, raíz, hoja, meristemos
·       Tejidos reproductores: anteras, polen, microesporas, óvulos, semillas

Si se elimina la pared celular de las celulas se obtiene un cultivo de protoplastos.


2.3.3. EXPLANTE


El concepto de explante se refiere a cualquier parte vegetal que ha sido separada de la planta, que puede ser un tejido (fragmentos de hojas, tallos, raíces, pétalos, etc.), un órgano (semillas, anteras, ovarios, botones florales, hojas y raíces completas, etc.), estructuras como las anteras y los ovarios, o bien células individuales (como en el caso de los protoplastos). Con excepción de los óvulos y el polen, los explantes están constituidos por tejidos y/o células somáticos. El nombre “explante” es una versión castellanizada del vocablo inglés “explant”; acuñado especialmente para identificar a los tejidos vegetales cultivados in vitro y sin otro significado. La selección del explante es un aspecto clave para tener éxito en el cultivo de tejidos, ya que dependiendo de su ubicación en la planta, del tipo de tejido que contiene, de su edad cronológica y fisiológica, de su contenido endógeno de hormonas, entre otros, se comportará de una manera o de otra.



La variación también puede ser una consecuencia de quimerismo en el explanto original. Las quimeras son mosaicos genéticos. Esto significa que dentro de una misma planta existen células con diferente constitución genética, lo cual se debe a una serie de cambios producidos durante el desarrollo en el ADN nuclear de ciertos tipos celulares. Si estos tejidos se utilizan como explantos y sus células son inducidas a dividirse y rediferenciarse, las diferentes líneas celulares podrían entonces dar origen a plantas genéticamente diferentes. Por lo tanto, la utilización de explantos con tejidos quiméricos preexistentes puede resultar en una fuente extra de variación. Sin embargo, la recuperación de quimeras a partir de explantos no quiméricos es un fenómeno frecuente que puede ocurrir a partir de procesos organogénicos. La utilización de explantos con tejidos organizados como esquejes radicales o caulinares sería una buena opción si es necesario mantener estabilidad genética durante el cultivo in vitro. Sin embargo, diferentes genotipos reaccionan de manera distinta, aún con explantos «seguros». Parecería que el cultivo de meristemas aislados sería la mejor opción para minimizar el riesgo de  variación somaclonal. Sin embargo, esto no debería tomarse como regla. Utilizando técnicas moleculares fue posible detectar la ocurrencia de variación en plantas de frutilla y paraíso obtenidas a partir de meristemas. El cultivo de protoplastos parecería inducir, en ocasiones, inestabilidad genética, como fue observado en  papa y Nicotiana. Esto, en ocasiones, ha sido asociado a los mayores tiempos en cultivo involucrados en la regeneración de plantas a partir de explantos tan pequeños.

miércoles, 24 de octubre de 2012

2.3.2.5. EDAD DEL ORGANO O TEJIDO VEGETAL


Gran parte del cultivo de tejidos, esta en la edad del explante que va ser utilizado para los trabajos. La edad de la planta y el grado de diferenciación del tejido muchas veces etas interrelacionados y pueden producir efectos interactivos se cultivan in vitro. Por ejemplo, según los experimentos realizados por Toivonenn y Kartha en 1988, quienes trabajaron con Pinus glauca, descubrieron que las plántulas a las que se les extirpo los cotiledones 7 a 8 días luego de ser plantadas, formaban las primeras yemas adventicias antes que plántulas cuyas yemas fueron extirpadas luego de los 8 dias. Asi también de yemas adventicias en explantes de hojas de Cucumis melo, mostraron mayor producción en los explantes que tenían un tamaño entre 0.3 y 0.5 mm los cuales tenían 14 días de plantados. Esta propiedad no tenia aquellos explantes que tenían más de 21 días. La edad del explante puede clasificarse en cuatro clases:


1.     Edad del órgano o de la planta que ha sido extraida: es al edad biológica de la planta, es el tiempo que transcurrió desde que la planta comenzó como retoño o como embrión.
2.     Edad fisiológica o ontogenetica o fase de crecimiento: incluye los conceptos de juvenilidad y adulto.
3.     El grado de diferenciación: con este concepto, las partes más jóvenes de la planta son células meristematicas no diferenciadas. Teóricamente se dice que algunas plantas poseen las células meristematicas siempre en estado juvenil y que podrían vivir para siempre.
4.     Periodo de cultivo: es el tiempo desde que recién se instala el cultivo.

http://agropecuarios.net/la-edad-del-explante-del-cultivo-de-tejidos.html

2.3.2.4. CONDICIONES DE CRECIMIENTO DE LA PLANTA


Los cultivos de tejidos vegetales deben mantenerse en condiciones ambientales semejantes a las naturales más favorables. La luz, la temperatura y la humedad relativa son los principales factores del ambiente que inciden sobre los cultivos. El comportamiento de muchos cultivos depende de la calidad, intensidad y fotoperíodo de la luz que reciben, dado que varias enzimas involucradas en el desarrollo y en el metabolismo secundario son influenciadas por la luz. La mayoría de los cultivos desarrollan a una intensidad luminosa entre 5 a 25 W/m 2 (1000 a 5000 lux). Si bien la calidad de la luz puede determinar diferentes respuestas morfogénicas, en general se utiliza luz blanca, pobre en longitudes de onda larga.

El fotoperíodo habitualmente utilizado es de 16 horas de luz y 8 horas de oscuridad, aunque algunos cultivos requieren oscuridad.  La temperatura de las cámaras de cultivo se regula en general entre 22 y 28°C, permitiendo así el desarrollo tanto de especies de climas templados como de plantas tropicales. Es de destacar que durante el período iluminado, la temperatura en el interior de los frascos de cultivo es 1-2°C superior a la de la cámara, debido al efecto invernadero;  se crea así un termoperíodo suave.  La velocidad de síntesis y de degradación de distintos compuestos y por ende el nivel de producción y acumulación de metabolitos también es influenciado por la temperatura. En cuanto a la humedad relativa, ésta se mantiene en alrededor del 70 % en las condiciones en las que se realizan habitualmente los cultivos, aunque varía con la temperatura de la cámara y el tipo y cierre de los recipientes. El porcentaje de humedad relativa no es reportado en la mayoría de los trabajos sobre cultivo in vitro de vegetales.


2.3.2.3. EDAD DE LA PLANTA


La edad es un factor importante ya que  los tejidos juveniles poseen un alto grado de actividad meristematica y tienden a tener mas plasticidad in vitro que los adultos, como es el caso de la respuesta de cotiledones, hipocótilos y hojas aisladas de material juvenil que son usadas para micropropagacion. Los tejidos juveniles presentan una mayor capacidad morfogenetica, la cual se manifiesta en respuesta de crecimiento, proliferación y enraizamiento, a diferencia de un tejido maduro el cual es mas difícil de desdiferenciar e inducir a la producción de raíces y brotes.


Es mucho más difícil propagar material adulto que juvenil ya que los primeros son recalcitrantes, es decir, difíciles de regenerar. Sin embargo, aún en estos casos es posible extraer explantos de mayor capacidad regenerativa mediante dos formas:

1) seleccionando los tejidos más juveniles dentro de un árbol.
2) induciendo el rejuvenecimiento del árbol donante antes de aislar los explantos

Para seleccionar el material más juvenil en una planta adulta hay que considerar el fenómeno de topófisis. Este es un proceso por el cual el tipo de crecimiento de un nuevo individuo está determinado por la posición que ocupaba en la planta adulta. Esto es ocasionado por efecto del envejecimiento fisiológico e implica que los explantos más reactivos in vitro se encuentran en las yemas de las áreas basales del tronco y raíces.

http://www.argenbio.org/adc/uploads/Libro_INTA_II/Parte_IV.pdf

2.3.2.2. FITOSANIDAD


La propagación natural se producen en poca cantidad y son fuertemente dañadas por parásitos y depredadores, razón por la cual es un factor limitante para la obtención de material para futuras plantaciones. Las técnicas biotecnológicas pueden jugar un rol importante, para el suministro adecuado de vitroplantas como material de plantación. La germinación in vitro posibilita dicho proceso en condiciones asépticas y controladas en cualquier época del año, permitiendo disminuir el proceso de germinación así como obtener plántulas en condiciones fitosanitarias apropiadas para trabajos de cultivo in vitro. Sin embargo, para el establecimiento exitoso de estas especies, se hace necesario prevenir y controlar la contaminación microbiana y oxidación fenólica, ya que constituye uno de los problemas más graves en la micropropagacion.

El cultivo in vitro de tejidos vegetales resulta una herramienta potente, básica y necesaria, en la propagación de plantas que presentan dificultad para multiplicarse vegetativamente, abarcando una serie de técnicas para su manipulación y control. Básicamente consiste en el cultivo sobre un medio nutritivo artificial en condiciones asépticas. Así, las plantas completas o partes de ellas (explantes), como: semillas, embriones, órganos, tejidos, células y protoplastos, pertenecientes a diversas especies vegetales, son cultivadas in vitro. Dichas técnicas permiten controlar los procesos fisiológicos de crecimiento y desarrollo de la planta, como son: división celular, germinación, brotación, enraizamiento, floración y fructificación (8), además de que pueden desempeñar un papel importante en el suministro adecuado de vitroplantas como material de plantación.

La contaminación microbiana es uno de los problemas más graves en la micropropagación de especies vegetales a nivel mundial, produce cuantiosas pérdidas de material, tanto en los trabajos de investigación como en la micropropagación comercial. Puede tener dos orígenes: a) microorganismos que colonizan la superficie o el interior del explante (endófitos) y b) microorganismos introducidos durante la manipulación en el laboratorio. Los contaminantes más frecuentes en condiciones in vitro son los hongos, las bacterias y levaduras, denominados "vitropatógenos", aunque también existen otros menos frecuentes como los virus, viroides y microartrópodos (ácaros y trips). El término vitropatógeno ha sido usado para aquellos organismos que no son necesariamente patógenos para las plantas en el campo, pero sí son perjudiciales para células, tejidos u órganos cultivados in vitro, mientras que el término patógeno ha sido confinado para describir a un organismo que causa enfermedad a las plantas cultivadas en el campo. Se ha sugerido que los vitropatógenos pueden ser dañinos para el cultivo de tejidos vegetales, ya que compiten con el explante por los nutrientes del medio y les producen daños directos e indirectos por la colonización de sus tejidos o liberación al medio de metabolitos tóxicos, aunque en la actualidad no se encuentran muchos trabajos en la literatura científica que expliquen el mecanismo de acción de los contaminantes, que los hacen perjudiciales para las plantas in vitro.

Algunos encontraron que la inoculación de plantas in vitro de Hemerocallis con la bacteria no patógena Lactobacillus platarum, un contaminante frecuente del cultivo de tejidos, causaba una disminución del coeficiente de multiplicación, seguido de un rápido deterioro de los cultivos. Ellos refirieron, además, que esto coincidió con el incremento del número de bacterias y la concentración de ácido láctico en el medio de cultivo. Ellos demostraron que el efecto perjudicial de Lactobacillus plantarum era un resultado directo de la producción de ácido láctico, más que del efecto general de la disminución del pH. Los coeficientes de multiplicación de plantas infectadas con contaminantes bacterianos latentes pueden mantenerse inalterables, pero reiteradamente se ha referido que decrecen. No obstante, en el cultivo de células y tejidos vegetales, el efecto de la presencia de microorganismos no ha sido ampliamente examinado.

Las bacterias son los contaminantes in vitro más comunes y ocasionan serios problemas, porque pueden ser sistémicas así como difíciles de detectar y eliminar. Estos microorganismos escapan a los efectos de los esterilizantes superficiales y pueden ser inter o intracelulares. Entre los últimos, se encuentran los virus, viroides y muchos géneros bacterianos como: Agrobacterium, Bacillus, Corynebacterium, Lactobacillus, Erwinia, Enterobacter y Pseudomonas. Su distribución puede ser localizada o sistémica por xilema o floema. Estos contaminantes no se manifiestan en los primeros subcultivos, ya que la alta presión osmótica, el pH y ciertas hormonas de los medios de cultivo pueden inhibir su crecimiento. Debido a este efecto inhibitorio, muchos microorganismos requieren un período de adaptación a las nuevas condiciones antes de manifestar su presencia; esto ocurre por lo general en la fase de multiplicación. 

Entre las principales fuentes de contaminación bacteriana se citan los explantes, el ambiente de los locales de trabajo, los operadores y las técnicas deficientes de esterilización. Además, los microorganismos pueden diseminarse por ácaros, trips y hormigas. El ambiente de los locales de trabajo es una fuente de contaminación, ya sea directa o indirectamente. Se plantea que a través de las corrientes de aire, las partículas del suelo cargadas de esporas y células de microorganismos son arrastradas y penetran por los acondicionadores de aire, son transportadas e introducidas por el hombre y permanecen en el ambiente por condiciones higiénicas inadecuadas. Del mismo modo, el tipo de cultivo (anual o perenne), la forma de propagación (sexual o asexual) y las condiciones climáticas influyen en la gravedad de las contaminaciones. Las condiciones climáticas en zonas tropicales favorecen el desarrollo y la multiplicación de los microorganismos, que tienen un efecto negativo sobre los explantes. El éxito de los sistemas de propagación de plantas por biotecnología depende en gran medida del control y la prevención de la contaminación microbiana. Existen varias estrategias para controlar y manejar la contaminación, que incluyen la prevención mediante la selección y el tratamiento de la planta madre, la desinfección superficial del explante y la identificación de los microorganismos contaminantes, el control de la contaminación a través del uso de sustancias antimicrobianas y el cultivo de meristemos. 




2.3.2.1. GENOTIPO


En general se asume que la frecuencia de cambios dependerá de variaciones preexistentes en el genotipo y de las interacciones que surgen entre el genotipo y el proceso de cultivo. En arroz, ciertas variedades estables muestran niveles de variación que oscilan entre el 0 y el 1%, mientras que en otras, consideradas inestables, oscilan entre el 10 y el 27%. En Kalanchoe, especie ornamental, la variación somaclonal es genotipo dependiente y se la utiliza como una herramienta para la obtención de variedades.


La influencia del genotipo es un factor importante para lograr la regeneración de plantas haploides o dobles haploides (diploides) que pueden ser de utilidad en programas de mejoramiento.
http://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&ved=0CCMQFjAA&url=http%3A%2F%2Fredalyc.uaemex.mx%2Fsrc%2Finicio%2FForazarDescargaArchivo.jsp%3FcvRev%3D610%26cvArt%3D61030207%26nombre%3DEfecto%2520del%2520genotipo%2C%2520ambiente%2520y%2520%25E1cido%2520h%25FAmico%2520en%2520el%2520cultivo%2520In%2520Vitro%2520de%2520anteras%2520de%2520trigo&ei=DxSMUPrLMOyr2AX0_IHoBA&usg=AFQjCNEqf5khlcqzBaVG_uTwnFAdoPr5Yw&sig2=-7em378zFCG626UPruSOwg

2.3.2. SELECCIÓN DE PLANTAS MADRE


La correcta elección y preparación del explanto incide directamente sobre la calidad del mismo y su respuesta frente a los dos principales problemas que afectan al establecimiento del cultivo, que son la contaminación con microorganismos y la oxidación del explanto. Los factores que influyen sobre la calidad del  explanto son: el tipo de órgano que sirve como explanto, la edad ontogénica y fisiológica del mismo, la estación en la cual se colecta el material vegetal, el tamaño y el estado sanitario general de la planta donante.

La planta donante debe elegirse en base a una selección masal positiva para las características agronómicas deseables. Una vez seleccionados los individuos, es preciso definir el tipo de explanto a establecer en condiciones in vitro. En general, los órganos jóvenes o bien rejuvenecidos son los que tienen mejor respuesta en el establecimiento que los obtenidos a partir de materiales adultos. El empleo de explantos que se encuentran expuestos a bajos niveles de patógenos puede resolver el problema de la contaminación por hongos y bacterias durante el establecimiento del cultivo in vitro. Se recomienda colectar explantos primarios a campo durante la estación primaveral y estival, cuando existe una brotación activa de las yemas, ya que el empleo de yemas en estado de dormición ocasiona serios problemas de contaminación. A fin de lograr explantos de óptima calidad es conveniente hacer crecer las plantas donantes por un tiempo mínimo en condiciones de invernáculo. De esta forma es posible incidir directamente sobre el estado sanitario y la calidad de los explantos mediante el control de la intensidad lumínica, temperatura y reguladores de crecimiento. Para especies ornamentales tropicales y subtropicales se recomienda mantener las plantas donantes en condiciones de alta temperatura (25ºC) y baja humedad relativa (75%) a fin de reducir la proliferación de patógenos

Los procesos morfogénicos de floración, dormición y bulbificación son controlados por el fotoperíodo y la temperatura. Controlando estos factores también es posible obtener plantas donantes y explantos más homogéneos durante todo el año. Pueden aplicarse además pretratamientos con reguladores de crecimiento a las plantas donantes, así como también a los explantos mismos. En especies leñosas suele utilizarse como pretratamiento la inmersión de los explantos primarios en soluciones con citocininas a fin de inducir la brotación de yemas.


2.3.1.4. ADAPTACION


Los explantes recién enraizados son muy sensibles a los cambios ambientales, de manera que el éxito o el fracaso de todo el proceso depende de la aclimatación. En esta etapa las plantas sufrirán cambios de diferente tipo que permitirán la adaptación de las mismas a vivir en condiciones naturales. En el momento en que se extraen los explantes o plantines enraizados de los frascos, están poco adaptados a crecer en un invernáculo, ya que estos explantes han enraizado y crecido en ambientes con una humedad relativa muy elevada y generalmente tienen estomas (estructuras responsables de regular la transpiración y pérdida de agua en la planta) que no son completamente funcionales frente a descensos de la humedad relativa, y por lo tanto demasiado lentos para evitar la desecación del explante. Por otra parte, crecer en ambientes tan húmedos también su le implicar la falta de una cutícula con cera bien desarrollada, que representa la barrera física para evitar la perdida de agua a lo largo de toda la superficie de la planta. La siguiente lista presenta una comparación de las características de una planta en condiciones de laboratorio (in vitro) respecto a una planta en condiciones naturales

IN VITRO:

  • No realiza fotosíntesis
  • Crecimiento en condiciones controladas
  • Crecimiento en condiciones de asepsia
  • Alta humedad relativa
  • Estomas no funcionales
  • Ausencia de pelos radiculares
  • Ausencia de cera en la cutícula


IN VIVO:

  • Realiza fotosíntesis
  • Crecimiento en condiciones no controladas
  • Exposición a los patógenos y gérmenes del ambiente
  • Humedad relativa variable
  • Estomas funcionales
  • Presencia de pelos radiculares
  • Presencia de cera en la cutícula


Los plantines enraizados, deben ser aclimatados a las condiciones de humedad del invernadero disminuyendo progresivamente la humedad relativa e incrementando progresivamente la intensidad de luz. Estos plantines se plantarán  en contenedores (almacigueras) cubiertos por un plástico, para mantener la humedad relativa elevada. La elección de un sustrato  con buenas características físicas, es clave para el éxito de esta etapa. Para el trasplante, elegimos  un sustrato  suelto, poroso,  con mezcla de arena turba, cáscara de arroz quemado, para permitir un desarrollo y crecimiento de raíces muy rápido. Las mezclas son diferentes  y muy variadas de acuerdo a la especie con la que estamos trabajando.

Luego de retirar cuidadosamente el agar de las raíces para evitar dañarlas, los plantines se enjuagan y se colocan en almacigueras con la mezcla de sustratos seleccionada y  cubiertos con nylon. Todos los días se debe controlar el nivel de humedad en las almacigueras. Si es necesario, se aplica un riego con una pulverizadora manual, para mantener un ambiente húmedo  a nivel del sustrato. A los 15 días del trasplante, se puede comenzar a levantar la cobertura de nylon en las horas de menor calor( temprano en la mañana o en la última hora de la tarde). Al comienzo las plantas se dejan media hora por día destapadas. A la semana siguiente se dejan destapadas durante una hora. Al mes del trasplante, se dejan tapadas durante la noche y si hay crecimiento de nuevas hojas, las plantas pueden permanecer destapadas. Las condiciones del cultivo in vitro , generan cambios en algunos aspectos anatómicos y fisiológicos de las plantas, por esta causa, durante la aclimatación, los cambios deben ser muy graduales, para minimizar el estrés y tener mayor tasa de sobrevivencia.