As plantas non só crecen nos campos de cultivo

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

• Nekazaritza

As células procedentes dunha planta poden dar escorias de moi distintas características. Nesta imaxe teñen a súa orixe na mesma parte da planta cantharatus roseus. As plantacións continuas han illado distintos tipos de células e a súa diferenza de cor. Este feito débese ás condicións necesarias paira o crecemento in vitro .

De feito, nalgúns laboratorios esta técnica converteuse nunha práctica habitual. Dunha soa planta, está a obterse periodicamente una colleita formada por miles de exemplares que son xemelgos entre si: chegou a reprodución biolóxica até o infinito.

Noutras ocasións, está a facerse un esforzo enorme por crear novas especies vexetais ou híbridos adecuados entre dúas especies diferentes.

Ao mesmo tempo, a exclusión de enfermidades víricas que contaxiaban certos tipos de plantas converteuse nun traballo diario. Os bancos de plantas de probetas que manteñen exemplares sen contaminación viral están preparados paira os agricultores.

Quizá as tres primeiras aplicacións directas que poden resultar máis espectaculares no campo das plantas de probetas. A pesar dos graves problemas que xorden no tramo, trataremos de analizar que o crecemento in vitro achéganos outras vantaxes.

Se nos achegamos aos nosos avós cando estabamos ataviados coas súas plantas de pataca e tomate da súa horta, dixémoslles que podiamos crear una planta que daría os seus froitos xuntos, antes de que nos dixesen nada, tomáronnos a escusa e respondeunos paira empezar a traballar á beira. Outra cousa sería, ademais, que a planta fóra de herrumbre, é una planta sa sen virus.

Este historio, ou similar, foi hoxe una realidade por parte dos biotecnólogos. O método de cultivo in vitro dalgunhas plantas comerciais xa se realiza sistematicamente.

Este campo concreto da biotecnoloxía, que en moitos casos coñécese por analogía co concepto de probeta-ume como método da planta de probetas, vainos a proporcionar ou adquirir as seguintes vantaxes e melloras:

As técnicas clasicamente utilizadas na reprodución de plantas son demasiado lentas, polo que o método de crecemento in vitro está a revolucionar enormemente. Ademais de obter o infinito de ugalmas dunha soa planta (co que se reduciu o tempo de produción e o custo), conseguiuse eliminar as enfermidades víricas que contaminaban a mesma planta, mellorando a calidade sanitaria das plantas. Pola súa banda, as investigacións levadas a cabo tanto por mutantes como por híbridos somáticos noutra
sección de produción vexetal, concretamente no campo da mellora xenética dos vexetais, fixeron que este sistema sexa de gran importancia.
Ademais, o que até agora era imposible converteuse nunha realidade: pódese conseguir o crecemento dos individuos haploides. É dicir, partindo de células sexuais (anteras, microsporas, etc.) pódense formar plantas enteiras coa metade da dotación xenética normal. Non podemos esquecer que, pasando a outro
nivel, facilita as investigacións sobre as respostas morfogenéticas no campo científico. Por último,
e a modo de hipótese, se polo momento necesítase un gran número de produtos illados de plantas tropicais (fármacos, pesticidas e aromatizantes), conseguirase a súa produción a escala industrial, cultivando as células vexetais en recipientes de fermentación, do mesmo xeito que o fan os microbiólogos.

Un pouco de historia

Parécenos tan rechamante que antes de empezar a analizar como podemos facer a reprodución, recoñezamos as súas bases. Imos mencionar algo sobre a historia (aínda que sexa a grandes liñas) das ideas que fixeron posible esta técnica.

Paira o cultivo de células vexetais pódese utilizar un medio sólido ou líquido.

Vimos paira iso ao ano no que a bibliografía nos presenta con orixe. A principios deste século, cara a 1902, ao investigador Haberland ocorréuselle que a célula vexetal podía ser totalmente totipotente, é dicir, este científico dicía que a célula somática era capaz de rexenerar toda a planta.

Aínda que tentou illar e cultivar células de millo, non conseguiu ningún éxito experimental. As causas principais da quebra poderían ser, por unha banda, a inadecuación da planta cotiledofluvial que elixiu paira o seu traballo (o millo é en realidade bastante inapropiado paira a reprodución in vitro) e, por outro, a falta de utilización de factores de crecemento reguladores ou de crecemento, como se demostrou posteriormente.

O segundo paso, segundo Hanning, foi dado dous anos máis tarde, cando logrou illar o embrión dunha planta do grupo de crucificeros e crecer in vitro .

Durante as investigacións, en 1934, White descubriu que era posible cultivar as raíces de tomate sen ningún outro órgano. Naqueles traballos de investigación utilizou extractos de fermento como fonte de alimento das células. Nas sesións realizadas demostrou que a vitamina B era obrigatoria.

Con todo, até 1946 non se logrou a rexeneración total da planta: R. Bell en EE.UU., Lupinus sp. cultivando os vértices do talo da planta conseguiu por primeira vez una rexeneración completa con bos resultados.

Antes deste exitoso traballo, xa dez anos antes, observouse que as auxinas (derivados químicos do ácido indolacético) tiñan una especial incidencia no cultivo de plantas, que foron identificadas como cultivos reguladores mediante diferentes experimentos.

Relacionado con este último descubrimento e E. Como pioneiros dos traballos de Bell, sabemos que mentres Gautheret e Nobecourt investigaban a zanahoria nesta planta e que o comportamento deste grupo hormonal facía que se producise una faba en forma de tumor in vitro .

Máis tarde, no ano 1952, G, produciuse un feito inesquecible na historia das plantas de probetas. Morel e C. Os franceses (que trataban de comprobar que o tecido meristémico das plantas era una parte inofensiva ante os ataques dos virus) só cultivaron os vértices vexetais, a partir das dayas contaminadas con tres tipos de virus, capaces de cultivar novas plantas sen restos destas enfermidades. Cabe destacar que as características das cubertas maduras mantíñanse completamente normais.

Esquema do proceso de cultivo e rexeneración. O
inicio do cultivo consiste en introducir (1) parte do órgano elixido limpo de virus ao tubo que contén un medio hormonal (2). No seu caso, ten una soa hormona (indol acético no noso exemplo) e creará una estrutura chamada faba (3), que provocará a proliferación celular.
No segundo paso (4), mediante axitación lenta, as células íllanse e, facendo pasar por un tamiz, as células illadas sepáranse. A continuación colócanse nun medio coa segunda hormona, a benziladenina (citoquinina). Cada célula reprodúcese e crece por diferenza até adquirir a forma de planta pequena con raíces, talos e follas (6).
Todo iso débese á totipotencia da célula, é dicir, á capacidade da célula vexetal paira expresar globalmente a potencialidade da súa genomio. O 5 representa a resiembra do cultivo celular.

A partir de aí, sen debilitar a forza do escepticismo, moitos investigadores trataron de aplicar o método a un gran número de tipos de plantas.

Todos estes traballos experimentais deron lugar a datos e resultados de todo tipo e tamaño.

En que consiste esta forma de reprodución?

O sistema de plantas de probetas baséase na forma natural de reprodución: a reprodución vexetativa.

En contra do que ocorre na reprodución a través de células sexuais, nesta forma de reprodución só participa a mitosis. A célula nai somática produce células de crías xeneticamente idénticas entre si como descendentes, á vez que son xeneticamente iguais paira o pai.

Así, acepta a expansión de individuos xeneticamente idénticos aos de calquera reprodución vexetativa, sacando da planta materna clons homoxéneos.

En calquera caso, ademais do proceso mitótico de rexeneración de toda a planta, é necesaria una diferenciación celular e una organogénesis adecuada. A pesar de que o primeiro se consegue con certa facilidade, os dous veciños trouxeron consigo unha chea de cabezas.

A maioría dos expertos que traballan nesta reprodución vexetativa concreta das plantas adoitan clasificar as etapas de desenvolvemento do proceso como:

Por exemplo, sábese que a rizogénesis (rexeneración do brote de raíz) só pode deberse á colocación de auxina ou que a adición desta hormona en pequenas cantidades e a elevada concentración de citoquinina inducen a morfogénesis do brote durante o ensaio.

Tamén convén dicir que hoxe en día a área das hormonas vexetais aínda nos resulta bastante descoñecida. E é que todos os traballos e usos realizados até agora foron empíricos. Segundo algúns autores, a analogía entre estes grupos químicos e as hormonas animais foi excesiva, polo menos á hora de propor formulacións de investigación.

Pero non son os factores de crecemento as únicas sustancias presentes no medio cultural de ensaio: En xeral, é necesario engadir auga, sales minerais, azucres, certas vitaminas e ácidos orgánicos, así como solucións paira manter un pH adecuado.

Con todo, en moitos casos, tanto o traballo como o tipo de planta non requiren una gran especificidad, polo que a substitución de zonas tan custosas e custosas realízase mediante extractos de fermento.

Principais reguladores da vexetación. Na década dos 60, importantes avances no campo da hormonología contribuíron ao desenvolvemento da reprodución in vitro .

Posteriormente, a todos os alimentos sométeselles a un tratamento típico en traballos de microbiología: mestúranse cunha sustancia lingirente de agar-agar paira dar consistencia.

Paira ter o material preparado realizarase una esterilización profunda. Ademais de prestar especial atención a este paso obrigado, para que o experimento sexa un éxito, é necesario que ao longo de toda a actividade tomemos importantes medidas de asepsia.

A razón diso é evidente se nos fixamos na lista de ingredientes dos medios de cultivo: sería difícil atopar unha contorna formada por alimentos tan ricos en nutrientes paira o crecemento dun elevado número de microorganismos.

Por iso, as salas de cría iluminadas se esterilizarán e en lugar de utilizar a campá clásica de sementa, teremos que ter especial coidado na campá especial de fluxo laminar.

Ugalmena sen límites: supermultiplicación

Cara a 1960 observouse a posibilidade de que as plantas creadas mediante meristemas se fragmentaran en microramas e implantásense repetidamente no novo medio cultural. Se todo o proceso levaba a cabo coa frecuencia adecuada, podíanse crear miles de novos exemplares a partir dun só pioneiro.

Grazas a esta nova opción, conseguiuse conservar os clons sans en sesións, de maneira que nun pequeno espazo póidase organizar un banco de exemplares de portarías sas.

Problemas

Para que a aplicación deste sistema esténdase en froiteiros, as investigacións avanzan.

Na actualidade, debido á rapidez que ofrece o método, en países nos que o sistema está estendido (A.E.F., EE.UU., Xapón e Francia) técnicos de plantas utilizaron o cultivo de probetas. Dedícanse á reprodución dos mellores clons de encinares, nogueiras e tipos de carballos de interese.

Reprodución infinita. Dado que as plantas que foron curadas con meristemo-cultivo quedaron sen inmunizar contra os parásitos, é conveniente que en caso de epidemia mantéñanse en bancos con clons sans. O método dos microramas foi xa aplicado na reprodución dalgunhas plantas, como a dos orquídeos.

Con todo, os avances nos traballos sobre as árbores van máis lentos. Debido a que a planta leñosa é máis complexa que a da herba, queremos e necesitamos un mellor coñecemento da fisiología e bioquímica do desenvolvemento das primeiras. Máis aínda: ao plantarse estas árbores en bosques a longo prazo, sería demasiado perigoso utilizar esta vía reprodutiva mentres non se coñezan con detalle as vantaxes que ofrece o novo material obtido coa técnica in vitro fronte aos tradicionais.

É obrigatorio o crecemento dun número e tipo de clons ricos, sobre todo no caso de especies forestais, paira asegurar a heteroxeneidade xenética. Se non fóra así, dado que todos os exemplares son idénticos, se se producise algún cambio no medio ambiente ou se houbese algunha peste, todos os exemplares responderían da mesma maneira, teriamos un desastre.

A sinxeleza e rendibilidade do clonaje, xunto coa redución das características xenéticas, suporía una catástrofe ecolóxica desexada.

Como consecuencia do uso de mutágenos químicos e físicos, comentaremos un dos logros máis espectaculares xa anunciados en materia de mellora xenética, sen ánimo de profundar demasiado. Un equipo de biólogos dunha Universidade de Minnesota creou e desenvolvido una nova variedade de coidados resistentes ás toxinas dun fungo microscópico que atacaba as follas de millo. A incorporación da toxina fúngica ao cultivo celular e a posterior selección de embriones vencedores lograron esta nova variedade.

Non cabe dúbida de que o exposto non son máis que exemplos introductorios. A partir de agora, grazas a outras biotecnoloxías, como o desenvolvemento de protoplastos ou a creación desta nova metodoloxía por parte da enxeñaría xenética, creemos que a nosa actividade tradicional vai ser obxecto dun gran impulso, una revolución.