Propagación de plantas mediante biorreactores
Martín Mata Rosas, Alejandro Hernández Sánchez, Gabriela M. García Vázquez
Para la propagación de plantas existen varias alternativas, como la germinación de semillas o la propagación vegetativa, pero con el empleo de técnicas como las de cultivo de tejidos vegetales se puede potenciar la capacidad de propagación de las plantas, particularmente mediante el uso de biorreactores o sistemas de inmersión temporal, diseñados para una propagación eficiente y controlada de múltiples variables, además de reducir tiempos y costos de producción.
Palabras clave: Sistemas de inmersión temporal, cultivo in vitro, micropropagación
Las vías de reproducción en plantas pueden variar considerablemente, las estructuras reproductivas y los mecanismos no son iguales entre los musgos, helechos y las plantas con semillas (gimnospermas y angiospermas), pero centrándonos en estas últimas, las dos principales vías de propagación son la sexual y la vegetativa; la primera involucra el intercambio de gametos, es decir la transferencia de polen a los óvulos, seguido de un complejo proceso de fertilización que conduce a la formación de un embrión y tejido circundante de protección y reserva nutricional (endospermo), los detalles de la reproducción sexual son tan amplios, que ameritará que se detalle en otro documento.
La reproducción vegetativa en plantas es una estrategia de propagación clonal del individuo, muchas plantas poseen la capacidad de regenerase a partir de tejidos y órganos somáticos, como hojas, fragmentos de ramas, tallos, raíces, etc., donde se activan o se forman tejidos meristemáticos (células morfológicamente indiferenciadas, pero especializadas en la función de dividirse ordenadamente y son las responsables del crecimiento de la planta y la formación de nuevos órganos). La reproducción vegetativa convencional se puede hacer mediante hoja, como en el caso de violetas africanas o plantas suculentas; con secciones de la planta (esquejes, acodos, guías, división de la planta, raíces, entre otras más). Reproducir una planta por vía sexual o vegetativa tiene sus ventajas y desventajas, dependiendo, desde el punto de vista antropocéntrico, cual será el uso final de las plantas.
Existe una alternativa biotecnológica para la propagación de plantas, el cultivo de tejidos vegetales o cultivo in vitro, que es un conjunto de técnicas que permiten el establecimiento y crecimiento de plantas a partir de cualquier parte de una planta, como órganos, tejidos y células,
genéricamente llamados explantes, cultivadas en un medio nutritivo bajo condiciones nutricionales y ambientales controladas. La aplicación más práctica del cultivo in vitro es la micropropagación de plantas, es decir, la multiplicación de plantas a gran escala, pero también es una importante herramienta de investigación de diversos aspectos básicos, para conservación de germoplasma, mejoramiento genético de plantas, eliminación de enfermedades y producción de metabolitos secundarios. Una de las grandes ventajas es que a partir de fragmentos de tejidos se pueden producir grandes cantidades de plantas en un periodo de tiempo relativamente corto, en espacios reducidos y con condiciones independientes a la temporada y el clima durante todo el año (Fig. 1).
A pesar de que la propagación in vitro permite una producción numerosa y continua de plantas, en algunos casos el costo de propagar plantas por esta vía puede superar los beneficios, además en algunos casos también puede provocar algunos problemas como la hiperhidricidad, que es un trastorno fisiológico caracterizado por alta retención de agua a causa de condiciones adversas de los cultivos, además de una mayor dificultad de aclimatar las plantas producidas bajo condiciones de invernadero, por lo que continuamente se buscan alternativas para poder escalar la micropropagación de plantas, bajar gastos de producción, aumentar la tasa de formación de nuevas plantas y disminuir los tiempos de producción e incrementar los porcentajes de supervivencia de las plantas ex vitro.
Muchas de los problemas antes descritos se han logrado solventar mediante el diseño y uso de biorreactores o sistemas de inmersión temporal (Fig. 2), éstos son contenedores de ambiente estéril que aprovecha los sistemas de nutrientes líquidos y aire en un sistema de entrada y salida. Esta diseñado para el cultivo intensivo y para el escalamiento, ofrece la oportunidad de monitorear y controlar las condiciones microambientales (e.g. aireación, temperatura). La característica principal, como su nombre lo señala, es que las plantas cultivadas no están completamente inmersas en medio líquido, sino solo están en contacto con el medio nutritivo por tiempos cortos y permite que la atmosfera del contendor se renueve. Los sistemas de inmersión temporal permiten el control de la contaminación, adecuado suministro de nutrientes y aire, menor número de subcultivos, facilidad de cambiar el medio y menor daño de las plantas por la baja manipulación. En los últimos años se han utilizado diferentes sistemas de inmersión temporal para la micropropagación de un gran número de especies vegetales. Dentro de las variantes más reportadas son los sistemas de frascos gemelos (Twin-Flask system) o biorreactores de inmersión temporal (BIT) (Fig. 3) y los Recipiente de Inmersión Temporal Automatizado (RITA) (Fig. 4), algunos de ellos se han patentado y otros son el resultado del ingenio de los investigadores para hacer mas eficientes y minimizar los costos de los sistemas. Una ventaja mas de los biorreactores es que se elimina el uso de agentes gelificantes (agar), el cual es uno de los componentes más costosos en el cultivo in vitro tradicional.
Por ahora los biorreactores o sistemas de inmersión temporal poseen una variedad de características que los hace ideales para su uso en la micropropagación semiautomatizada de un gran número de especies. En el INECOL hemos empleado con gran éxito el uso de biorreactores para la micropropagación de diferentes especies de cactus, orquídeas, embriones somáticos de aguacate, plantas ornamentales como anturios, alcatraces, vainilla, pimienta. A pesar de que los parámetros de cultivo establecidos para una especie en particular pueden emplearse como base para la propagación de otra especie, en muchos casos dichos parámetros difieren significativamente de una especie a otra, por lo que las condiciones de cultivo in vitro deben determinarse experimentalmente para cada una de ellas, por lo que en el INECOL nos esforzamos en determinar un mayor número de protocolos para la micropropagación de diversas especies vegetales de interés tanto biológico como económico.
Pies de figuras
Fig 1. Cultivo tradicional in vitro de Anturios en medio nutritivo gelificado con agar. Crédito: Martín Mata Rosas
Fig 2. Sistemas de inmersión temporal o biorreactores para el cultivo de plantas instalados en el Instituto de Ecología, A.C. Crédito: Martín Mata Rosas
Fig 3. Sistemas de frascos gemelos (Twin-Flask system) o biorreactores de inmersión temporal (BIT) utilizados en el INECOL para la propagación de orquídeas. Crédito: Martín Mata Rosas
Fig 4. Recipiente de Inmersión Temporal Automatizado (RITA) utilizado para la micropropagación de Vainilla. Crédito: Martín Mata Rosas
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- La química de las plantas y sus usos
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- ¿Qué significa biocultural?
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- El INECOL promueve modelos de generación de proyectos sustentable desde la ciencia: Martín Aluja Schuneman Hofer
- Aliens invasores a la venta: comercio de mascotas exóticas
- Chicatanas: las hormigas que cortan hojas para cultivar hongos
- A favor de conservar la diversidad biológica en los porteros ganaderos
- La comunicación química en la naturaleza: Ecología Química en el INECOL
- ¿Los roedores, enemigos o aliados de los ecosistemas?
- Reconocimiento a la Dra. Patricia Moreno-Casasola por su labor en favor de la ecología
- Frailecillos, chuchos y aguacuros
- El desierto chihuahuense de la Reserva de la Biósfera de Mapimí: ¿se está convirtiendo en desierto lluvioso?
- Conservar o desarrollar ¿es ése el dilema?
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- El Cambio Climático desafiando la integridad ecológica
- Los centinelas y guardianes del cambio climático
- La Morada Verde ¿qué es un jardín botánico?
- Moscas boxeadoras
- La etnoprimatología: una disciplina que nos ayuda a comprender las relaciones de los humanos con otros primates
- Ecología urbana: árboles y arbustos de Xalapa
- Manglares: humedales costeros que no hay que olvidar
- Los otros habitantes de la ciudad: una diminuta rana cantante
- Las tres R: Una opción para cuidar nuestro planeta
- La situación de la calandria de Fuertes (Icterus fuertesi): una especie veracruzana en riesgo
- La conservación: una disciplina que necesita promoverse
- La acumulación de estiércol en los pastizales ganaderos
- A esconderse que viene la basura
- Refaunación, acciones para recuperar el funcionamiento de los ecosistemas
- Especies prioritarias: nutria neotropical o perro de agua
- Áreas Naturales Protegidas, un reto mundial
- Los colibríes fandangueros y sus juergas, una mirada a través de sus genes
- Luz verde hacia una ganadería amigable con la biodiversidad de Xico, Ver.
- Huracanes en el Pacífico de México
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- México 62% mar
- Las funciones de la gallina ciega en los potreros
- Cambios en el manejo del ganado y del potrero pueden beneficiar la producción y al ambiente
- La ciudad de los paisajes
- Etnobotánica: el estudio de la relación de las plantas con el hombre
- El colibrí tijereta (Doricha eliza): su historia evolutiva
- Dr. Alejandro Yáñez-Arancibia
- Magnolia vovidesii
- Dime con qué parásito andas y te diré qué especie eres
- Las islas mexicanas y sus tesoros: la culebra nocturna de Isla Clarión
- Grandes Bosques para Grandes Ciudades
- Firman convenio de colaboración SECTUR-INECOL 2014
- Se realizan estudios y observaciones para comprobar el daño causado por la comida chatarra
- Explorando el mundo de los escarabajos peloteros
- Las Xylarias ¿Qué son, dónde encontrarlas y cómo medir su biodiversidad?
- Sergio Guevara electo presidente del Consejo Internacional de Coordinación
- Recibe Dr. Juan Carlos Serio Silva el Premio Estatal de Ecología “José Narciso Rovirosa” 2014
- Calendario natural: percibiendo los cambios del ambiente
- ¿Por qué es importante para México mantener su biodiversidad?
- El regreso de la Guacamaya Roja a Los Tuxtlas
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- Ectomicorrizas, asociaciones benéficas entre hongos y raíces de árboles en el suelo de nuestros bosques
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- Obtiene Martín Aluja Premio Nacional de Ciencias y Artes 2013
- Perro de agua, centinela de los rios
- LA MEDICINA DE LA CONSERVACIÓN
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- Exposición al riesgo de los asentamientos irregulares en Xalapa
- Cocina y biodiversidad: las hojas para envolver tamales en Veracruz
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- La Voluntad Política une fuerzas en pro de la Sustentabilidad
- Paloma de Socorro: el Dodó mexicano
- Presentación del libro: DIMENSIONES ECOLÓGICAS PARA EL DESARROLLO SOCIAL Y ECONÓMICO SUSTENTABLE
- Diversidad estructural en los tallos de especies tropicales de angiospermas
- Pertinencia Social y Genética de la Conservación en favor de los Primates Veracruzanos FOMIX–Veracruz CONACyT
- 50 Aniversario de la Dalia como la Flor Nacional de México
- el ocelote: un felino en peligro de extincion
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- Las cámaras trampa, una herramienta para conocer la biodiversidad
- La importancia nutricional y medicinal de los hongos cultivados
- El Pinacate y el Gran Desierto de Altar
- La apariencia no lo es todo en los tlaconetes
- CONOCIENDO, CONSERVANDO Y USANDO A LAS ORQUÍDEAS A TRAVÉS DE TALLERES DE CULTIVO A PRODUCTORES DE CAFÉ COMO UNA OPCIÓN DE DIVERSIFICACIÓN DE LAS FINCAS EN LA ZONA CENTRO DE VERACRUZ
- El otro veterinario, los otros médicos
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- Las aves del Sitio RAMSAR 1602 “Manglares y Humedales de Tuxpan”
- Sistemática y ecología de artrópodos con interés en medicina humana y animal
- El pavón: ese oscuro, rojo y blanco objeto del deseo... ornitológico
- Dificultades de ser una planta
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- Porque festejar la Candelaria de los humedales?
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