Crioconservación de plantas, de la fantasía a la realidad

Martín Mata Rosas y José Luis Lorenzo Manzanarez     

Artículo publicado en la Crónica y el Portal Comunicación Veracruzana el 16 de marzo 2022

Existen diferentes alternativas para la conservación de plantas fuera de su hábitat, pero la única que garantiza una conservación a largo plazo, es mediante la utilización de técnicas criogénicas.  

Palabras clave: crioconservación; plantas, cultivo de tejidos, vitrificación.

Ha sido muy frecuente en el cine de ciencia ficción observar técnicas avanzadas de congelación de seres humanos por diferentes motivos, por ejemplo, para realizar viajes interestelares, por condiciones médicas, como prisión, para revivir a hombres prehistóricos, hasta para explicar cómo pudo sobrevivir el Capitán América a la congelación por muchos años, al igual que Fry, el personaje principal de la serie animada Futurama. Pero en la realidad la conservación criogénica o crónica (preservación a baja temperatura de humanos que ya no pueden ser sostenidos por la medicina contemporánea) hasta la fecha no ha sido posible, esperemos que, con los avances científicos, en un futuro se pueda lograr y pase de la fantasía a la realidad. De lo que si hay conocimiento es de que algunos peces, lagartos, tortugas, insectos, ranas y toda clase de microorganismos soportan la congelación total hasta detener por completo su metabolismo, y al descongelarse reviven como si nada. 

En la actualidad lo que sí es una realidad es la conservación de diferentes tipos celulares, como: espermatozoides, óvulos, células madre y hasta embriones, pero ¿en tejidos y órganos vegetales es posible aplicar las técnicas criogénicas?, la respuesta es un si rotundo.

Existen múltiples ejemplos de especies vegetales que naturalmente crecen en zonas donde pasan temporadas a muy bajas temperaturas. Por ejemplo, en el hemisferio norte del planeta, donde la temperatura llega a bajar hasta -60°C y a pesar de esta condición, los árboles como coníferas (pinos) y las semillas de muchas especies de hierbas y arbustos pueden sobrevivir a esas temperaturas extremas. Pero cuando la temperatura aumenta, las plantas poseen la capacidad de retomar su crecimiento y las semillas pueden germinar y desarrollarse rápidamente. Estas especies poseen diferentes características que le han permitido adaptarse a esos climas gélidos, los científicos las han estudiado y han podido determinar los factores físicos, químicos y biológicos que permiten la supervivencia de las plantas en esas condiciones extremas. Este conocimiento científico lo han utilizado para aplicarlo en la crioconservación, es decir, en la conservación a largo plazo de germoplasma vegetal (diversidad genética de las especies vegetales, silvestres y cultivadas, de interés para la agricultura y ecología). 

El concepto de crioconservación en plantas se utiliza principalmente para el almacenamiento de material biológico a ultrabajas temperaturas, usualmente se emplea el nitrógeno líquido que tiene una temperatura de -196°C, de esta manera el material vegetal puede almacenarse sin daños o modificaciones durante periodos de tiempo ilimitados en un estado de suspensión animada. El fin de estas tecnologías es garantizar que las muestras biológicas de las plantas sigan vivas después de ser descongeladas.

Para lograr que las células, tejidos u órganos de las plantas puedan soportar la congelación a -196°C no solo es cortar un fragmento y sumergirlo en el nitrógeno líquido, existen diferentes técnicas y procedimientos que se han estudiado y perfeccionado con el paso del tiempo para poder criopreservar diferentes especies. Para lograr una exitosa congelación-descongelación de las muestras biológicas, el principal “enemigo” a vencer es el agua, debido a que el agua al congelarse forma pequeños cristales intracelulares que se multiplican, crecen y pueden dañar los diferentes componentes celulares y provocar la muerte de las células, por lo que las diferentes técnicas de crioconservación buscan la remoción de toda el agua congelable del tejido mediante deshidratación, seguido de una congelación ultrarrápida. 

El primer paso para lograr una exitosa crioconservación de tejidos vegetales es contar con un eficiente sistema de propagación mediante cultivo de tejidos (slider), es decir, haber determinado las condiciones propicias para que las plantas se puedan ser propagadas en condiciones controladas de laboratorio utilizando medios nutritivos adecuados para su crecimiento. El paso siguiente es seleccionar la mejor técnica de congelación que nos permita conservar la especie sin ponerla en riesgo. 

Existen diferentes técnicas de crioconservación, pero dentro de estás, las técnicas de vitrificación han mostrado ser de gran utilidad para un gran número de especies, debido a su sencillez, bajo costo y simplificación de los procedimientos, sin la necesidad de recurrir a aparatos caros. El término “vitrificación” se refiere a un proceso físico que evita la cristalización del agua al interior de la célula durante la congelación, consiste en sumergir pequeños tejidos de la planta en soluciones crioprotectoras, es decir, en sustancias viscosas y concentradas que promueven la salida del agua (deshidratación) de las células, pero que a su vez penetran al interior de éstas y que al momento de congelarse forman un sólido amorfo parecido al vidrio, pero sin la formación de cristales de hielo, de ahí provine el término “vitrificación”. Como consecuencia de este proceso, los tejidos vegetales están protegidos contra daños y permanecen viables durante su almacenamiento a largo plazo a -196°C (Figura 1).

A manera de ejemplo en la figura 2, se describen los pasos generales de la técnica de vitrificación que se ha utilizado con éxito en diversas especies vegetales.

Fig 2. Procedimiento general de crioconservación de tejidos vegetales mediante la técnica de vitrificación

1) Se selecciona la especie a crioconservar,

2) es necesario contar con un protocolo eficiente de propagación in vitro,

3) de la planta cultivada in vitro, se toma un pequeño fragmento de tejido, es frecuente el uso del meristemo apical (responsable del crecimiento vegetal),

4) los tejidos se incuban en una solución osmoprotectora, es decir, que contribuye a regular el agua intracelular y deshidrata parcialmente a las células,

5) se sustituye la solución osmoprotectora por la solución vitirificante que protegerá a las células durante la congelación,

6) los tejidos son sumergidos y almacenados directamente en el Nitrógeno líquido a una temperatura de -196°C,

7) después del tiempo de almacenamiento, los viales que contenien los tejidos se descongelan rápidamente en un baño de agua caliente a 40°C,

8) se lavan para eliminar la solución vitrificante,

9) los tejidos recuperados se vuelven a cultivar en medio de cultivo para reactivar su crecimiento,

10) finalmente se induce el crecimiento de plantas completas.

Crédito: José Luis Lorenzo Manzanarez     

  

En comparación con otras técnicas de conservación de plantas, las ventajas de la crioconservación es que se puede almacenar una gran cantidad de muestras en espacios pequeños, no hay cambios genéticos durante su almacenamiento, se optimizan costos y procesos, la manipulación durante el almacenamiento es mínima, lo que reduce riesgos de contaminación y pérdida del material. En México diferentes Universidades y centros de investigación realizan estudios para establecer protocolos de crioconservación, principalmente de las especies que se reproducen vegetativamente y de aquellas que poseen semillas recalcitrantes (que no se pueden almacenar por mucho tiempo), se busca que los protocolos sean fácilmente reproducibles en cualquier laboratorio y que sirvan para la conservación a largo plazo del valioso material genético vegetal de nuestro país. 

 

 

 

 

 

 

  

 

18 Jun 2024 09:50
Las plantas y el calor

Las plantas y el calor

M. Luisa Martínez

Red de Ecología Funcional

Todos los seres vivos tienen condiciones de temperatura en las que sobreviven y crecen mejor. En condiciones extremas requieren [ ... ]

Leer más...
14 Jun 2024 08:21
Viviendo al límite: la pérdida de espacios silvestres

Viviendo al límite: la pérdida de espacios silvestres

Luis M García Feria

La importancia de la conservación de la biodiversidad ha llevado a desarrollar estrategias para su conservación a corto, [ ... ]

Leer más...
13 Jun 2024 10:27
Naranjas y microbiomas, limas y limones

Naranjas y microbiomas, limas y limones

Alberto R. Jácome Hernández y Damaris Desgarennes

Red de Biodiversidad y Sistemática

Los microbiomas o comunidades microbianas de plantas son una fuente importante [ ... ]

Leer más...
12 Jun 2024 08:29
Conoce al Laboratorio Nacional Conahcyt MexFlux

Conoce al Laboratorio Nacional Conahcyt MexFlux

Enlaces institucionales y comité organizador del LNC-MexFlux*

MexFlux es un nuevo Laboratorio Nacional Conahcyt y lidera la investigación de las interacciones [ ... ]

Leer más...
11 Jun 2024 09:47
Firmas genéticas para una agricultura sostenible

Firmas genéticas para una agricultura sostenible

Enrique Ibarra-Laclette1, Eva García-Ilizaliturri1, Antonio Cárdenas-Flores2, Carlos Espinoza-González3, Claudia Anahí Pérez-Torres1,4

¿Sabías [ ... ]

Leer más...
07 Jun 2024 09:24
El popó de las orugas: ¿Una ruta de diseminación de enfermedades?

El popó de las orugas: ¿Una ruta de diseminación de enfermedades?

Eduardo Ávila Hernández, Juan Sebastián Gómez Díaz, Cindy Molina Ruiz, Trevor Williams

La epidemia originada en 2019 por el virus [ ... ]

Leer más...
06 Jun 2024 09:59
Los diminutos escarabajos del musgo

Los diminutos escarabajos del musgo

Roberto Arce-Pérez y Daniel Reynosos-Velasco

Red de Biodiversidad y Sistemática

Los diminutos escarabajos del musgo forman una familia de coleópteros acuáticos [ ... ]

Leer más...
04 Jun 2024 11:57
Energías marinas renovables y sus efectos ambientales en México

Energías marinas renovables y sus efectos ambientales en México

Alejandra Alamillo Paredes y Octavio Pérez Maqueo

Red de Ambiente y Sustentabilidad

Las energías marinas renovables son una alternativa [ ... ]

Leer más...
30 May 2024 10:59
Mociño: observador incansable de la naturaleza

Mociño: observador incansable de la naturaleza

Juan Esteban Martínez Gómez y Noemí Matías-Ferrer

Conmemoramos el 204 aniversario de José Mariano Mociño, eminente científico mexicano y polímata, [ ... ]

Leer más...
29 May 2024 09:00
La realidad virtual en la educación ambiental

La realidad virtual en la educación ambiental

Rodrigo Alto Cuate y Jorge Ramos-Luna

La educación ambiental promueve la conciencia sobre los retos ambientales, y herramientas innovadoras como la realidad [ ... ]

Leer más...
28 May 2024 08:34
Importancia biológica y cultural de la diversidad vegetal en el Valle de Tehuacán-Cuicatlán

Importancia biológica y cultural de la diversidad vegetal en el Valle de Tehuacán-Cuicatlán 

Pilar Rueda Zozaya* y Salvador Mandujano**

México ocupa un lugar importante en cuanto al número de [ ... ]

Leer más...
23 May 2024 09:38
Humedales urbanos en Veracruz-Boca del Río

Humedales urbanos en Veracruz-Boca del Río

Patricia Moreno-Casasola

Red de Ecología Funcional

La conurbación incluye humedales urbanos que proporcionan grandes beneficios. Un buen manejo y participación [ ... ]

Leer más...
22 May 2024 10:49
¿Un bloqueador solar para los virus?

¿Un bloqueador solar para los virus?

Daniel T. Ramírez Sánchez, Nicolaza Pariona Mendoza, Juan S. Gómez Díaz y Trevor Williams

El mundo de los virus es impresionante. Se estima que existen 10'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 [ ... ]

Leer más...
21 May 2024 08:56
La geografía, vital para la investigación

La geografía, vital para la investigación

Nimitz Y. Vázquez -Rubio y Karla L. Tapia-Fierro

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

La Geografía estudia las interrelaciones entre el ser [ ... ]

Leer más...
20 May 2024 08:58
Día mundial de las abejas 2024

Día mundial de las abejas 2024

Comité Académico “Celebrando a Nuestro Polinizadores (CNP – 2024) - Jardines, Ciudades y Polinizadores”

Instituto de Ecología, A.C. Centro Regional del Bajío [ ... ]

Leer más...
16 May 2024 10:13
Reguladores y recursos del manglar: su desbalance y degradación

Reguladores y recursos del manglar: su desbalance y degradación

Ángel Francisco Zaragoza Méndez, Ana Laura Lara Domínguez, Moisés Rivera Rodríguez, Rosela Pérez Ceballos, Jorge López-Portillo

Existen [ ... ]

Leer más...
15 May 2024 08:45
Polímeros biodegradables para cultivos sostenibles

Polímeros biodegradables para cultivos sostenibles

Elvis Marian Cortazar Murillo1, Felipe Barrera Méndez2 y Jesús Alejandro Zamora Briseño2

La agricultura intensiva y el uso excesivo de agroquímicos [ ... ]

Leer más...
14 May 2024 09:44
¿El cambio climático nos está trayendo más enfermedades?

¿El cambio climático nos está trayendo más enfermedades? 

Andrés M. López-Pérez1, Hugo Mendoza2,3, Mónica Izquierdo-Suzán3 y Daniel Mendizábal4 

En los últimos años se han presentado muchos [ ... ]

Leer más...
08 May 2024 08:55
La mixotrofia. Una forma de alimentarse más allá del reino animal y vegetal

La mixotrofia. Una forma de alimentarse más allá del reino animal y vegetal

Tobías Portillo Bodadilla1 y Bertha Pérez Hernández2

Los organismos mixótrofos son aquellos que pueden producir su propio [ ... ]

Leer más...
07 May 2024 10:43
Un recorrido entre los aromas naturales de los macrohongos silvestres

Un recorrido entre los aromas naturales de los macrohongos silvestres 

Roberto Gamboa-Becerra, Leticia Montoya, Antero Ramos y Víctor M. Bandala

Red Biodiversidad y Sistemática

En el mundo de los [ ... ]

Leer más...
30 Abr 2024 08:51
Mariposas Búho

Mariposas Búho

Juan Marín Vázquez 1 y Janet Nolasco Soto 2

Las alas de las mariposas búho presentan círculos negros rodeados por un aro amarillo cuya forma recuerda a los ojos de un búho. Esta peculiaridad [ ... ]

Leer más...
29 Abr 2024 09:02
Ajustando el reloj biológico

Ajustando el reloj biológico

Gilda P. Zhumi Deleg*, Eva López Tello** y Salvador Mandujano**

Los mamíferos mantienen comportamientos variados según su alimentación y/o estrategia de supervivencia, [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2024 08:54
El nitroplasto: una revolución en la evolución

El nitroplasto: una revolución en la evolución

Frédérique Reverchon

Red de Diversidad Biológica del Occidente Mexicano

Hace algunos días ocurrió una pequeña revolución en el mundo científico. Un [ ... ]

Leer más...
26 Abr 2024 08:48
Historia de los juegos de mesa desde una perspectiva científica

Historia de los juegos de mesa desde una perspectiva científica

Guillermo López Escalera Argueta

Oficina de comunicación

Desde tiempos inmemoriales, los seres humanos han buscado maneras de divertirse [ ... ]

Leer más...
24 Abr 2024 09:13
Moscas de las flores: polinizando en segundo plano

Moscas de las flores: polinizando en segundo plano

Ío Natalí Araujo-Peña y Vicente Hernández-Ortiz

Red de Interacciones Multitróficas

La polinización es un proceso fundamental en el ciclo de [ ... ]

Leer más...
24 Abr 2024 09:05
Alas nocturnas: la importancia de los murciélagos como polinizadores

Alas nocturnas: la importancia de los murciélagos como polinizadores

Kevin González Gutiérrez y Wesley Dáttilo

Red de Ecoetología

Las angiospermas, plantas con flores, dependen de sistemas reproductivos [ ... ]

Leer más...
19 Abr 2024 08:53
Hongo del maguey: alimento que se produce entre pencas de agave

El hongo del maguey (Pleurotus agaves): alimento que se produce entre pencas de agave

Alejandra Valdez-Betanzos1, Rosalva Mora-Escobedo1 y Gerardo Mata2

El hongo del maguey (Pleurotus agaves) es una [ ... ]

Leer más...
18 Abr 2024 10:16
Las 10 moléculas más tóxicas de la historia

Explorando el lado oscuro de la química: Las 10 moléculas más tóxicas de la historia

Marco Fernando Valtierra Galván, Israel Bonilla Landa, José Luis Olivares Romero

Red de Estudios Moleculares [ ... ]

Leer más...
17 Abr 2024 09:11
El tlacomiztli o medio gato

El tlacomiztli o medio gato

Alberto González Romero

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

El presente trabajo habla sobre uno de los mamíferos más comunes y menos conocidos de México, [ ... ]

Leer más...
16 Abr 2024 10:25
Inteligencia Artificial en nuestra vida cotidiana

Inteligencia Artificial en nuestra vida cotidiana

Tushar Janardan Pawar, Karla Irazu Ventura-Hernandez, Jose Luis Olivares-Romero*

La inteligencia artificial ya está transformando nuestra vida cotidiana, [ ... ]

Leer más...
12 Abr 2024 07:40
El beneficio de los datos abiertos de biodiversidad

El beneficio de los datos abiertos de biodiversidad

Sergio A. Cabrera Cruz

USPAE

Los datos abiertos en plataformas digitales permiten complementar listados de especies.

Leer más...
11 Abr 2024 07:51
Importancia del monitoreo de la fauna en Reservas de la Biosfera: el caso de La Michilía, Durango

Importancia del monitoreo de la fauna en Reservas de la Biosfera: el caso de La Michilía, Durango

Sonia Gallina

Red de Biología y Conservación de Vertebrados

Llevar a cabo un monitoreo de la fauna, [ ... ]

Leer más...
10 Abr 2024 08:10
Dípteros parásitos de vertebrados

Dípteros parásitos de vertebrados

Sergio Ibáñez-Bernal y María Teresa Suárez-Landa

Red Ambiente y Sustentabilidad

El parasitismo es una relación alimentaria entre dos especies diferentes, en [ ... ]

Leer más...
09 Abr 2024 08:57
Los sistemas acuáticos y las cianobacterias

Los sistemas acuáticos y las cianobacterias

Gabriela Vázquez1 y Mario E. Favila2

La eutrofización de los sistemas acuáticos como los lagos, favorece el crecimiento excesivo de las algas como las [ ... ]

Leer más...
05 Abr 2024 09:15
Hormesis en frutos: una técnica utilizada para alargar la vida postcosecha

Hormesis en frutos: una técnica utilizada para alargar la vida postcosecha

Esaú Bojórquez-Velázquez, Mirna V. Bautista-Valle, José M. Elizalde-Contreras, Eliel Ruiz-May 

El término Hormesis proviene [ ... ]

Leer más...
04 Abr 2024 06:59
La fuente de la juventud oculta en las mitocondrias

La fuente de la juventud oculta en las mitocondrias

Andrea Farias Escalera

Se dice que lo único seguro es la muerte y para llegar a ella, atravesaremos diferentes etapas de envejecimiento que ya sea [ ... ]

Leer más...
02 Abr 2024 06:58
Conservando y restaurando funciones: la utilidad de las redes ecológicas

Conservando y restaurando funciones: la utilidad de las redes ecológicas

Cecilia Díaz-Castelazo, Edwin R. Ariza-Marín y Betsabé Ruiz Guerra

Red de Interacciones Multitróficas

Cuando pensamos en [ ... ]

Leer más...
22 Mar 2024 08:35
Lagunas en las dunas de la Ciudad de Veracruz

Lagunas en las dunas de la Ciudad de Veracruz

Debora Lithgow1, Juan José Von Thaden2, Gilberto Sven Binnquist Cervantes2

Las dunas de la Ciudad de Veracruz tienen cuerpos de agua, lagunas interdunarias, [ ... ]

Leer más...
21 Mar 2024 08:45
Colisión de aves con ventanas: un problema creciente y medidas de prevención

Colisión de aves con ventanas: un problema creciente y medidas de prevención

Fernando González García

Red Biología y Conservación de Vertebrados

Por si fuera poco, y aunado a la destrucción [ ... ]

Leer más...
20 Mar 2024 07:51
Hoja de piedra o Raíz de piedra

Hoja de piedra o Raíz de piedra

José de Jesús Pale Pale* e Israel Acosta Rosado**

Las plantasdel géneroAnthurium pertenecen a la familia Araceae,llamadas comúnmente anturios, han sido útiles para [ ... ]

Leer más...
Artículos anteriores