INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CD. ALTAMIRANO
TEMA: CULTIVO DE ANTERAS Y OVULOS
PROFESOR: ING. FRANCISCO JAVIER PUCHE ACOSTA
MATERIA: BIOTECNOLOGIA VEGETAL
CARRERA: ING. EN AGRONOMIA
ALUMNA: IRAIS DOLORES PASCUAL REYES
VII SEMESTRE "A"
CULTIVO DE ANTERAS:
El cultivo
in vitro de anteras es una biotecnología mediante la cual es posible reducir el
tiempo necesario para la obtención de líneas homocigóticas estabilizadas;
mediante su aplicación sería posible la generación de plantas haploides a
partir de microsporas, y posteriormente, por duplicación cromosómica, obtener
plantas doble haploides. De esta forma se lograrían líneas puras en un corto
tiempo (un año aproximadamente), con lo cual se reducirían costos y se
lograrían, con mayor rapidez, nuevos genotipos mejorados. El cultivo in vitro
de anteras se utiliza a gran escala para el mejoramiento de algunas especies
como el trigo, arroz, cebada, entre otros.
El cultivo
de anteras es la manipulación, in vitro de los granos de polen inmaduros (microsporas)
contenidos dentro de la antera, para inhibir el desarrollo gametofitico (formación
de granos de polen maduros) e inducir el desarrollo esporofitico (formación de
plantas). De las plantas producidas por medio de cultivo de anteras,
aproximadamente un 40% a 70% puede ser haploide, triploide o tetraploide,
mientras que el otro 30%a 60% es diploide y fértil (doble haploide); este es el
de mayor interés para el fitomejorador (Nishi y Mitsuoka, 1969).
Una técnica
que permite la reducción del genoma es el cultivo in vitro de anteras o la
androgénesis in vitro a partir de anteras, que ofrece la posibilidad de obtener
resultados en muy corto tiempo. Además, en algunos casos, las plantas
resultantes contienen una mezcla de ploidias (Rokka et al., 1996; Farnham,
1998), las cuales pueden ser de gran utilidad en programas de mejoramiento (Hannemman,1994).
Algunos resultados son alentadores para el mejoramiento genético de una
cantidad considerable de cultivos (Sunderland, 1980; Sonnino et al., 1989). En
otros se ha tenido baja eficiencia, debido a que el éxito en la producción de haploides
a gran escala depende de numerosos factores físicos, químicos y de la planta.
De manera específica, los asociados con el genotipo, el ambiente de cultivo de la
planta donadora, la etapa de desarrollo de la microespora, los pretratamientos
con bajas temperaturas, los reguladores de crecimiento, y las condiciones de
incubación (Bajaj, 1983; Nitsch, 1983;
Keller, 1984; Wenzel y Foroughi-Wehr, 1984; Dodds, 1985; Dunwell, 1991).
CULTIVO DE OVULOS:
El cultivo de óvulos es una técnica que se ha empleado tradicionalmente
para evitar barreras de incompatibilidad que dificultan algunos cruces inter e
intraespecíficos, para eludir problemas de abscisión prematura del fruto, para
la obtención de híbridos que presentan aborto del embrión en estadios tempranos
del desarrollo, como vía alternativa a la androgénesis en la obtención de
plantas haploides o como sistema experimental para el estudio de la respuesta in
vitro de zigotos y proembriones. Los primeros intentos de aislar
óvulos fecundados y cultivarlos en condiciones asépticas fueron llevados a cabo
por White en 1932 con Antirrhinum majus; sin embargo, la técnica fue
desarrollada y perfeccionada en el Departamento de Botánica de la Universidad
de Delhi. Ya en 1960 Kanta desarrolló con éxito una técnica de polinización
directa del ovario. Para ello, aisló un ovario inmaduro lo cultivó in
vitro, lo perforó e introdujo en la cavidad ovarica polen sin germinar.
Posteriormente, siguiendo en esta línea, Kanta et al. (1962)
intentaron llevar a cabo otras aproximaciones aislando directamente óvulos
inmaduros para después polinizarlos in vitro y cultivarlos
hasta la obtención de embriones maduros. Esta técnica, denominada test de
fertilización o polinización ovular in vitro, se realizó por
primera vez en Papaver somniferum y desde entonces ha sido aplicada
satisfactoriamente a otras muchas especies. El cultivo de óvulos es un
procedimiento complejo aconsejable sólo en los casos en los que sea
estrictamente necesario, ya que el porcentaje de éxito es muy bajo y la
manipulación del material es difícil. Esto se debe a que el óvulo es una
estructura muy pequeña y delicada que requiere microcirugía para su
aislamiento, resultando relativamente fácil dañarla. Además, al tratarse de un
tejido altamente hidratado, no debe sufrir desecación durante su manipulación,
que debe ser rápida y llevarse a cabo bajo una lupa estereoscópica provista de
una fuente de luz fría. Es importante recordar que el aislamiento de los óvulos
y del polen (en el caso de llevarse a cabo una polinización in vitro)
debe hacerse en el estado fisiológico y morfológico correcto ya que de otra
forma el proceso no tendría lugar. Por ello, debe hacerse un estudio de la
duración de los distintos estadios del desarrollo de los órganos a aislar para
saber cuándo se encuentran en el estadio adecuado para su cultivo. El
óvulo presenta una gran cantidad de requerimientos nutricionales, algunos no
muy claros, que varían con el estadio del desarrollo del mismo y que es
necesario poner a punto para cada especie a tratar. Hay que tener en cuenta que
el medio no sólo debe ser satisfactorio para el desarrollo del óvulo sino
también para otros procesos que como la germinación del polen, son necesarios
para la fecundación y desarrollo del embrión. Todo ello complica aún más los
requerimientos nutricionales y hace que se busquen, en la medida de lo posible,
vías alternativas al cultivo de óvulos aislados. A la hora de llevar a
cabo la polinización in vitro, el polen se deposita sobre los
óvulos en una gota de medio que permita su germinación o, en los casos en los
que el polen sea incapaz de germinar bien sobre el óvulo, se hace germinar
primero y luego se añade. Son varios los medios que se emplean para la
germinación de los granos de polen, pero todos ellos tienen como componentes
fundamentales una elevada concentración de sacarosa y la presencia de ácido
bórico. En condiciones normales, el polen germina en pocas horas, y 1-2 días
después de la polinización tiene lugar la fecundación de los óvulos. Algunas
alternativas al cultivo de óvulos, en algunos casos válidas, son las
siguientes :
·
Polinización estigmática in vitro: Esta técnica consiste en el cultivo del
pistilo y polinización in vitro del estigma. Este tipo de fertilización no
requiere ninguna manipulación especial, salvo si es necesario la emasculación
del botón floral, por lo que es una de las más sencillas de llevar a cabo. Se
realiza satisfactoriamente en los casos de caída prematura del fruto.
·
Polinización placentaria in vitro: En este método se aislan los óvulos con un
trozo de placenta, para lo que se divide el ovario en dos o más mitades de
forma que los óvulos queden expuestos. De esta forma, se simplifican tanto el
medio nutritivo como las manipulación necesaria para el aislamiento de los
óvulos, sufriendo éstos muchos menos daños físicos así como un menor choque
hídrico, por lo que el porcentaje de supervivencia se ve incrementado. Esta
técnica se puede emplear para evitar barreras de incompatibilidad localizadas
en el estigma y/o estilo, así como para la obtención de plantas haploides.
En el caso de plantas que
sufren aborto de embriones en estadios tempranos del desarrollo y en aquellos
cruces en los que la barrera de incompatibilidad se encuentra a nivel del
ovario, es necesario rescatar los óvulos recién fecundados o incluso fecundarlos in
vitro. Actualmente,
el cultivo de óvulos aislados o con tejido placentario se está empleando cada
vez más en la mejora genética de plantas (Hormaza y Herrero, 1996), no sólo
porque permite cruces casi imposibles de obtener en la naturaleza, sino porque
además permite seleccionar para la fecundación aquellos granos de polen que
hayan sido capaces de germinar bajo condiciones de estrés (térmico, salino,
etc.), acelerando así la obtención de plantas resistentes (Zamir y Gadish,
1987; Sacher et al., 1983).
RESUMEN DEL LIBRO EN DIGITAL:
CULTIVO DE ÓVULOS PARA LA
HIBRIDACION:
En ciertos
cruzamientos interespecificos, el cultivo de ovulo completo ha sido mas
efectivo para el rescate de embriones que el cultivo del embrión aislado. Cuando
se dejan intactas las frágiles estructuras embrionarias, hay menor posibilidad
de que el embrión se dañe; además el cultivo del ovulo intacto puede ayudar a
la absorción de nutrimentos por el embrión. El cultivo de óvulos se ha usado
para rescatar embriones derivados de cruzamientos interespecificos y también híbridos
intergenéricos.
OBTENCION DE MONOPLOIDES
Kao et al.,
(1969) fueron los primeros en informar sobre el uso del cultivo de embriones
para producir plantas haploides de cebada. Normalmente, cuando se cruza Hordeum vulgare con H. bulbosum, los cromosomas de esta ultima especie son eliminados
del embrión porque el crecimiento de las células haploides es más lento que el
de las diploides; usando en cambio la técnica del cultivo de embriones, es
posible aislar haploides y cultivarlos in vitro hasta la madurez, lo que hace
posible la obtención de plantas haploides de H. vulgare.
FERTILIZACION DE ÓVULOS IN
VITRO:
El cultivo
de embriones y óvulos se ha usado exitosamente en la obtención de híbridos provenientes
de cruzamientos interespecificos e intergenericos, en los cuales el endosperma
no se ha desarrollado normalmente. La fertilización de óvulos in vitro se ha
desarrollado como otra alternativa para realizar cruzamientos y para solucionar
los problemas de autoincompatibilidad. Hay barreras fisiológicas que previenen
la fusión de gametos en las especies autoincompatibles; en algunas plantas
ocurre la inhibición de la germinación del polen y también se inhibe el
crecimiento del polen dentro del estilo. Los procesos inhibidores que ocurren
en el estigma o dentro del estilo se pueden superar con el cultivo de óvulos conjuntamente
con los granos de polen en germinación. El éxito d ela fertilización de óvulos in
vitro dependen de ciertos factores. Tanto la edad del ovulo como la del polen
de deben determinar cuidadosamente para detectar los estados de desarrollo
apropiados para la germinación del polen in vitro y para la fertilización del
ovulo; la composición del medio de c lograr una germinación normal del polen y
un desarrollo normal del ovulo fertilizado. Las condiciones deben posibilitar
una alta frecuencia de semillas viables.
EMBRIOGENESIS SOMÁTICA A
PARTIR DE NUCELAS:
El cultivo
de óvulos tiene otra aplicación en la regeneración de embriones adventicios y
de callos embriogénicos a partir de las nucelas de óvulos jóvenes en plantas
leñosas. En muchas plantas, particularmente de familias cuyas especies son
predominantemente tropicales, las nucelas tienen la capacidad de producir
embriones adventicios in vitro; la producción de tales embriones se pueden
estimular in vitro en estas y en otras especies, cuya nucela no es normalmente embriogénica.
Por embriogénesis somática originada directamente
en explantes de nucelas o de callos provenientes de plantas leñosas, se ha
regenerado un número de tales plantas; en muchas plantas leñosas los callos
regenerados se deben obtener de embriones o de plántulas, ya que cuando provienen
de tejidos maduros pierden la mayor parte de su potencial regeneradora de
plantas. Teniendo en cuenta el éxito alcanzado con los cultivos nucelares para
regenerar especies de plantas leñosas comúnmente difíciles de cultivar in
vitro, el cultivo nucelas se puede utilizar para muchas especies de árboles.
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