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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- Los escarabajos escolotinos
- Ciencia ciudadana en México
- La flor de nochebuena
- La colección de plantas carnívoras mexicanas del género Pinguicula
- El potencial del microbioma en la biotecnología
- El ciclo del carbono en las zonas áridas mexicanas
- Las hormigas arrieras… ¿comen hojas?
- La ganadería y la pérdida de la biodiversidad
- Persistencia de fauna silvestre en paisajes modificados de Veracruz
- Moscas inductoras de tumoraciones en plantas
- Ciudades: amenazas y oportunidades para la biodiversidad
- Los azafrancillos mexicanos
- Programar para preservar
- Percepcion y conservación de los bosques aledaños a la ciudad de Xalapa
- INECOL y Ganadería Sustentable de Veracruz
- Firma de convenio EER-INECOL con CANACINTRA
- Vida silvestre
- Paquetes de sustrato activado para la producción de hongos comestibles y medicinales
- Un lenguaje común entre plantas y bacterias, y su importancia en la producción agrícola
- Los hongos microscópicos saprobios. Un valioso recurso pobremente conocido en México
- Un nuevo patrimonio mundial el Valle de Tehuacán - Cuicatlán: hábitat originario de Mesoamérica
- Encinares tropicales y hongos, fuente de servicios y productos naturales de origen ancestral que requieren protección
- Los escarabajos del agua
- Amorcito con sazón
- La superficie de las hojas
- El patrimonio biocultural de México; un tesoro de los pueblos indígenas
- Del INECOL hacia la libertad
- Bacterias del cuerpo: la lucha entre el bien y el mal
- La paradoja muérdago
- Lobos en el INECOL
- La vaquita marina
- Los bosques tropicales secos y su contribución al bienestar humano
- Salamandra enana de la Sierra Madre Oriental, chiquita pero curiosa
- Una familia de abolengo
- Los hongos comestibles, fuente de antioxidantes de beneficio a la salud
- Helechos en la ciudad
- Restaurar bosques para conservar la fauna: el caso de los anfibios
- Algunas consideraciones sobre la Evolución
- 100 años de conservar la Biodiversidad Mexicana
- Bases de datos en plantas
- La pitaya: un fruto que puede cultivarse sin eliminar la vegetación
- Jardin de mariposas
- Investigando nuevos métodos para controlar los zancudos en el estado de Veracruz
- Utricularia; una de las especies favoritas del naturalista Charles Darwin
- La Colección de Hongos (XAL) del INECOL
- La vida en mí, conociendo a mis huéspedes eternos
- Microscopía electrónica de barrido y microanálisis de elementos del Clúster Científico y Tecnológico BioMimic®
- Escarabajos fruteros en México
- Parque Nacional Revillagigedo: un legado de conservación a posteridad
- Tigmotropismo y sensualidad
- Innovadores humedales flotantes: plantas y bacterias aliados en el mejoramientos de la caliddad del agua
- Hongos Ascomicetos: pequeños gigantes de las áreas verdes urbanas y periurbanas de Xalapa
- Vida microscrópica de las zonas arqueológicas
- El escarabajo arqueológico, el azar y la necesidad
- ¿Cómo respiran las bacterias?
- Los microbios de las plantas, una mirada a la biotecnología
- La conectividad de la naturaleza
- Lienzos del pasado
- Las interacciones ecológicas y su importancia para el hombre
- ¿Cómo puedes identificar un trozo de madera o carbón vegetal de forma rápida sencilla y barata?
- Colibríes sin fronteras: la importancia de los movimientos migratorios
- Los mitos y sus consecuencias en la conservación de los anfibios y reptiles mexicanos
- La importancia de los microorganismos en los insectos
- La pérdida de los sabores en la cocina mexicana
- Programa Fomento a la carrera científica y tecnológica para niños y jóvenes 2017
- El laboratorio del desierto: un orgullo del Instituto de Ecología A.C. para México
- ¿Qué hay dentro un higo? Descubre la fascinante relación entre higos y avispas
- Sobre el sexado de muestras de animales silvestres en campo
- Biomimetismo: innovación inspirada en la naturaleza
- Sobre la complejidad de los ecosistemas y los problemas ambientales
- 40 años cambiando la forma de entender y vivir con la naturaleza
- ¡Un plástico menos, un minuto más de vida para el planeta!
- Liebres en la niebla
- El último “bestseller” de Darwin: La formación del mantillo y las lombrices de tierra
- La dispersión de semillas por aves y la recuperación del bosque mesófilo de montaña
- Las patas de elefante, plantas veracruzanas ahora protegidas internacionalmente
- ¿Para qué sirve tener plantas en la playa?
- Biodiversidad del Santuario del Bosque de Niebla: peces y sus parásitos
- Recubrimientos a base de quitosano una opción para el mango Manila en Veracruz
- El cultivo de hongos comestibles, alternativa para mejorar la dieta y el bolsillo de los mexicanos
- Aguacates maduros: elixir de los dioses
- La conquista del suelo
- Enfrentando el reto del manejo de cuencas en el marco del cambio climático
- Centro de Reclutamiento de Nuevos Talentos del INECOL
- El mosquito Aedes albopictus: un nuevo colono que llegó para quedarse
- Gobernanza para los Ecosistemas Costeros y Marinos de Iberoamérica
- Terminal Portuaria Tuxpan, un proyecto ambientalmente sustentable
- Informe e investigación del proyecto “Tour de interacciones ecológicas”
- Cursos de campo para la investigación científica: más que excursiones al aire libre
- Preservar y proteger los manglares: tarea de todos
- Cambio climático, manejo costero y pesca: desafío integral
- Cerca de 15,000 niños beneficiados por el programa Fairchild Challenge coordinado por el INECOL
- La tortuga llanera, una especie clave, símbolo de la Reserva de la Biosfera de Mapimí
- Dos especies de moscas invasoras (Diptera: Drosophilidae) detectadas en las proximidades de Xalapa
- Integridad ecosistémica y congruencia en las políticas de desarrollo: Dos temas para reflexionar en el Día Mundial del Medio Ambiente
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- Desarrollo costero sustentable: desafío de integridad ecológica
- REFLEXIONES
- Situación de parasitosis en el ganado vacuno de Xico
- 40 años de éxitos: la historia del INECOL
- Drones: observación de fauna y de hábitats desde el aire
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- Ecosistema de manglar: dilema de valorar las funciones ecológicas
- La fauna silvestre y el monitoreo de enfermedades emergentes
- Dia mundial de la vida silvestre
- Santuario Bosque de Niebla: entre la biodiversidad y la irregularidad
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- El juego como una herramienta para fomentar la conservación de las especies
- Mosquita muerta o glotona
- Cambio climático: La Agenda del INECOL frente a IPCC-2013 y COP-21 2015
- La importancia de la imagen en la conservación de primates
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- La Oficina de la UNESCO en México lleva a cabo en el INECOL en Xalapa la reunión internacional Explorando marcos para la conservación del Bosque Tropical: Gestión de la producción y consumo para la so...
- El golfo y las tormentas: atracción fatal
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- El Presidente Enrique Peña Nieto inaugura el Clúster Científico y Tecnológico Biomimic
- Jardines de mariposas, una oportunidad para acercarnos a estos maravillosos insectos
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- Multi-, Inter-, o Trans- Disciplina. ¿De qué estamos hablando?
- Innovadoras tecnologías para mejorar la calidad del agua con ayuda de plantas y microalgas
- 40 años de éxitos del Instituto de Ecología, A.C.
- El INECOL: 40 años de investigación fructífera
- El INECOL y el Ayuntamiento de Xalapa firmaron un convenio de colaboración para saneamiento del agua
- Manejo ecosistémico de recursos naturales
- Cultiva hongos comestibles
- Adéntrate en el bosque
- Bacterias... la otra historia
- Fue clausurado el ciclo 2014-2015 del programa Fairchild Challenge
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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
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- Reconocimiento a la Dra. Patricia Moreno-Casasola por su labor en favor de la ecología
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- La situación de la calandria de Fuertes (Icterus fuertesi): una especie veracruzana en riesgo
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- La acumulación de estiércol en los pastizales ganaderos
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- el ocelote: un felino en peligro de extincion
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