Las plantas no sólo crecen en los campos de cultivo

1987/10/01 Martiarena, Ramon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Nekazaritza

Las células procedentes de una planta pueden dar escorias de muy distintas características. En esta imagen tienen su origen en la misma parte de la planta cantharatus roseus. Las plantaciones continuas han aislado distintos tipos de células y su diferencia de color. Este hecho se debe a las condiciones necesarias para el crecimiento in vitro.

De hecho, en algunos laboratorios esta técnica se ha convertido en una práctica habitual. De una sola planta, se está obteniendo periódicamente una cosecha formada por miles de ejemplares que son gemelos entre sí: ha llegado la reproducción biológica hasta el infinito.

En otras ocasiones, se está haciendo un esfuerzo enorme por crear nuevas especies vegetales o híbridos adecuados entre dos especies diferentes.

Al mismo tiempo, la exclusión de enfermedades víricas que contagiaban ciertos tipos de plantas se ha convertido en un trabajo diario. Los bancos de plantas de probetas que mantienen ejemplares sin contaminación viral están preparados para los agricultores.

Quizá las tres primeras aplicaciones directas que pueden resultar más espectaculares en el campo de las plantas de probetas. A pesar de los graves problemas que surgen en el tramo, trataremos de analizar que el crecimiento in vitro nos aporta otras ventajas.

Si nos hubiésemos acercado a nuestros abuelos cuando estábamos ataviados con sus plantas de patata y tomate de su huerta, les dijimos que podíamos crear una planta que daría sus frutos juntos, antes de que nos dijeran nada, nos habrían tomado la excusa y nos hubiera respondido para empezar a trabajar al lado. Otra cosa sería, además, que la planta fuera de herrumbre, es una planta sana sin virus.

Este historio, o similar, ha sido hoy una realidad por parte de los biotecnólogos. El método de cultivo in vitro de algunas plantas comerciales ya se realiza sistemáticamente.

Este campo concreto de la biotecnología, que en muchos casos se conoce por analogía con el concepto de probeta-ume como método de la planta de probetas, nos va a proporcionar o adquirir las siguientes ventajas y mejoras:

Las técnicas clásicamente utilizadas en la reproducción de plantas son demasiado lentas, por lo que el método de crecimiento in vitro está revolucionando enormemente. Además de obtener el infinito de ugalmas de una sola planta (con lo que se ha reducido el tiempo de producción y el coste), se ha conseguido eliminar las enfermedades víricas que contaminaban la misma planta, mejorando la calidad sanitaria de las plantas. Por su parte, las investigaciones llevadas a cabo tanto por mutantes como por híbridos somáticos en
otra sección de producción vegetal, concretamente en el campo de la mejora genética de los vegetales, han hecho que este sistema sea de gran importancia.
Además, lo que hasta ahora era imposible se ha convertido en una realidad: se puede conseguir el crecimiento de los individuos haploides. Es decir, partiendo de células sexuales (anteras, microsporas, etc.) se pueden formar plantas enteras con la mitad de la dotación genética normal. No podemos olvidar que, pasando a
otro nivel, facilita las investigaciones sobre las respuestas morfogenéticas en el campo científico. Por
último, y a modo de hipótesis, si por el momento se necesita un gran número de productos aislados de plantas tropicales (fármacos, pesticidas y aromatizantes), se conseguirá su producción a escala industrial, cultivando las células vegetales en recipientes de fermentación, al igual que lo hacen los microbiólogos.

Un poco de historia

Nos parece tan llamativo que antes de empezar a analizar cómo podemos hacer la reproducción, reconozcamos sus bases. Vamos a mencionar algo sobre la historia (aunque sea a grandes rasgos) de las ideas que han hecho posible esta técnica.

Para el cultivo de células vegetales se puede utilizar un medio sólido o líquido.

Venimos para ello al año en el que la bibliografía nos presenta con origen. A principios de este siglo, hacia 1902, al investigador Haberland se le ocurrió que la célula vegetal podía ser totalmente totipotente, es decir, este científico decía que la célula somática era capaz de regenerar toda la planta.

Aunque intentó aislar y cultivar células de maíz, no consiguió ningún éxito experimental. Las causas principales de la quiebra podrían ser, por un lado, la inadecuación de la planta cotiledofluvial que eligió para su trabajo (el maíz es en realidad bastante inapropiado para la reproducción in vitro) y, por otro, la falta de utilización de factores de crecimiento reguladores o de crecimiento, como se demostró posteriormente.

El segundo paso, según Hanning, fue dado dos años más tarde, cuando logró aislar el embrión de una planta del grupo de crucificeros y crecer in vitro.

Durante las investigaciones, en 1934, White descubrió que era posible cultivar las raíces de tomate sin ningún otro órgano. En aquellos trabajos de investigación utilizó extractos de levadura como fuente de alimento de las células. En las sesiones realizadas demostró que la vitamina B era obligatoria.

Sin embargo, hasta 1946 no se logró la regeneración total de la planta: R. Bell en EE.UU., Lupinus sp. cultivando los vértices del tallo de la planta consiguió por primera vez una regeneración completa con buenos resultados.

Antes de este exitoso trabajo, ya diez años antes, se observó que las auxinas (derivados químicos del ácido indolacético) tenían una especial incidencia en el cultivo de plantas, que fueron identificadas como cultivos reguladores mediante diferentes experimentos.

Relacionado con este último descubrimiento y E. Como pioneros de los trabajos de Bell, sabemos que mientras Gautheret y Nobecourt investigaban la zanahoria en esta planta y que el comportamiento de este grupo hormonal hacía que se produjera una haba en forma de tumor in vitro.

Más tarde, en el año 1952, G, se produjo un hecho inolvidable en la historia de las plantas de probetas. Morel y C. Los franceses (que trataban de comprobar que el tejido meristémico de las plantas era una parte inofensiva ante los ataques de los virus) sólo cultivaron los vértices vegetales, a partir de las dayas contaminadas con tres tipos de virus, capaces de cultivar nuevas plantas sin restos de estas enfermedades. Cabe destacar que las características de las cubiertas maduras se mantenían completamente normales.

Esquema del proceso de cultivo y regeneración. El
inicio del cultivo consiste en introducir (1) parte del órgano elegido limpio de virus al tubo que contiene un medio hormonal (2). En su caso, tiene una sola hormona (indol acético en nuestro ejemplo) y creará una estructura llamada haba (3), que provocará la proliferación celular.
En el segundo paso (4), mediante agitación lenta, las células se aíslan y, haciendo pasar por un tamiz, las células aisladas se separan. A
continuación se colocan en un medio con la segunda hormona, la benziladenina (citoquinina). Cada célula se reproduce y crece por diferencia hasta adquirir la forma de planta pequeña con raíces, tallos y hojas (6).
Todo ello se debe a la totipotencia de la célula, es decir, a la capacidad de la célula vegetal para expresar globalmente la potencialidad de su genomio. El 5 representa la resiembra del cultivo celular.

A partir de ahí, sin debilitar la fuerza del escepticismo, muchos investigadores han tratado de aplicar el método a un gran número de tipos de plantas.

Todos estos trabajos experimentales han dado lugar a datos y resultados de todo tipo y tamaño.

¿En qué consiste esta forma de reproducción?

El sistema de plantas de probetas se basa en la forma natural de reproducción: la reproducción vegetativa.

En contra de lo que ocurre en la reproducción a través de células sexuales, en esta forma de reproducción sólo participa la mitosis. La célula madre somática produce células de crías genéticamente idénticas entre sí como descendientes, a la vez que son genéticamente iguales para el padre.

Así, acepta la expansión de individuos genéticamente idénticos a los de cualquier reproducción vegetativa, sacando de la planta materna clones homogéneos.

En cualquier caso, además del proceso mitótico de regeneración de toda la planta, es necesaria una diferenciación celular y una organogénesis adecuada. A pesar de que el primero se consigue con cierta facilidad, los dos vecinos han traído consigo un montón de cabezas.

La mayoría de los expertos que trabajan en esta reproducción vegetativa concreta de las plantas suelen clasificar las etapas de desarrollo del proceso como:

Por ejemplo, se sabe que la rizogénesis (regeneración del brote de raíz) sólo puede deberse a la colocación de auxina o que la adición de esta hormona en pequeñas cantidades y la elevada concentración de citoquinina inducen la morfogénesis del brote durante el ensayo.

También conviene decir que hoy en día el área de las hormonas vegetales todavía nos resulta bastante desconocida. Y es que todos los trabajos y usos realizados hasta ahora han sido empíricos. Según algunos autores, la analogía entre estos grupos químicos y las hormonas animales ha sido excesiva, al menos a la hora de proponer planteamientos de investigación.

Pero no son los factores de crecimiento las únicas sustancias presentes en el medio cultural de ensayo: En general, es necesario añadir agua, sales minerales, azúcares, ciertas vitaminas y ácidos orgánicos, así como soluciones para mantener un pH adecuado.

Sin embargo, en muchos casos, tanto el trabajo como el tipo de planta no requieren una gran especificidad, por lo que la sustitución de zonas tan costosas y costosas se realiza mediante extractos de levadura.

Principales reguladores de la vegetación. En la década de los 60, importantes avances en el campo de la hormonología han contribuido al desarrollo de la reproducción in vitro.

Posteriormente, a todos los alimentos se les somete a un tratamiento típico en trabajos de microbiología: se mezclan con una sustancia lingirente de agar-agar para dar consistencia.

Para tener el material preparado se realizará una esterilización profunda. Además de prestar especial atención a este paso obligado, para que el experimento sea un éxito, es necesario que a lo largo de toda la actividad tomemos importantes medidas de asepsia.

La razón de ello es evidente si nos fijamos en la lista de ingredientes de los medios de cultivo: sería difícil encontrar un entorno formado por alimentos tan ricos en nutrientes para el crecimiento de un elevado número de microorganismos.

Por ello, las salas de cría iluminadas se esterilizarán y en lugar de utilizar la campana clásica de siembra, tendremos que tener especial cuidado en la campana especial de flujo laminar.

Ugalmena sin límites: supermultiplicación

Hacia 1960 se observó la posibilidad de que las plantas creadas mediante meristemas se fragmentaran en microramas y se implantaran repetidamente en el nuevo medio cultural. Si todo el proceso se llevaba a cabo con la frecuencia adecuada, se podían crear miles de nuevos ejemplares a partir de un solo pionero.

Gracias a esta nueva opción, se ha conseguido conservar los clones sanos en sesiones, de manera que en un pequeño espacio se pueda organizar un banco de ejemplares de porterías sanas.

Problemas

Para que la aplicación de este sistema se extienda en frutales, las investigaciones avanzan.

En la actualidad, debido a la rapidez que ofrece el método, en países en los que el sistema está extendido (A.E.F., EE.UU., Japón y Francia) técnicos de plantas han utilizado el cultivo de probetas. Se dedican a la reproducción de los mejores clones de encinares, nogales y tipos de robles de interés.

Reproducción infinita. Dado que las plantas que han sido curadas con meristemo-cultivo han quedado sin inmunizar contra los parásitos, es conveniente que en caso de epidemia se mantengan en bancos con clones sanos. El método de los microramas ha sido ya aplicado en la reproducción de algunas plantas, como la de los orquídeos.

Sin embargo, los avances en los trabajos sobre los árboles van más lentos. Debido a que la planta leñosa es más compleja que la de la hierba, queremos y necesitamos un mejor conocimiento de la fisiología y bioquímica del desarrollo de las primeras. Más aún: al plantarse estos árboles en bosques a largo plazo, sería demasiado peligroso utilizar esta vía reproductiva mientras no se conozcan con detalle las ventajas que ofrece el nuevo material obtenido con la técnica in vitro frente a los tradicionales.

Es obligatorio el crecimiento de un número y tipo de clones ricos, sobre todo en el caso de especies forestales, para asegurar la heterogeneidad genética. Si no fuera así, dado que todos los ejemplares son idénticos, si se produjera algún cambio en el medio ambiente o si hubiera alguna peste, todos los ejemplares responderían de la misma manera, tendríamos un desastre.

La sencillez y rentabilidad del clonaje, junto con la reducción de las características genéticas, supondría una catástrofe ecológica deseada.

Como consecuencia del uso de mutágenos químicos y físicos, comentaremos uno de los logros más espectaculares ya anunciados en materia de mejora genética, sin ánimo de profundizar demasiado. Un equipo de biólogos de una Universidad de Minnesota ha creado y desarrollado una nueva variedad de cuidados resistentes a las toxinas de un hongo microscópico que atacaba las hojas de maíz. La incorporación de la toxina fúngica al cultivo celular y la posterior selección de embriones vencedores lograron esta nueva variedad.

No cabe duda de que lo expuesto no son más que ejemplos introductorios. A partir de ahora, gracias a otras biotecnologías, como el desarrollo de protoplastos o la creación de esta nueva metodología por parte de la ingeniería genética, creemos que nuestra actividad tradicional va a ser objeto de un gran impulso, una revolución.