Tema Nº 1: Introducción, Historia, Definiciones, Medios de Cultivo.

Biotecnología: Es una herramienta que hace posible el empleo de materiales vivos o partes de ellos con el fin de obtener aplicaciones prácticas.

• Cultivo de Tejidos Vegetales: se define como el cultivo in vitro en condiciones asépticas de células, tejido u órganos vegetales. Esta metodología tiene un gran potencial para estudios básicos y aplicados a la micropropagación de especies económicamente importantes y sirve como un modelo para estudios morfológicos, fisiológicos, bioquímicos y genéticos .

• Micropropagación: Multiplicación miniaturizada in vitro y/o regeneración del material vegetal bajo condiciones ambientales controladas y asépticas.

Totipotencia: Es la capacidad que tienen las células provenientes de cualquier parte de la planta y dadas las condiciones apropiadas de poder desarrollarse en una planta completa.

Breve reseña histórica del Cultivo in vitro de tejidos y células vegetales

.- Hooke (1665): Primera descripción de una célula.

.- Schleiden (1838) y Schwann (1839): Las células individuales de un organismo, tienen la capacidad de vida independiente.

.- Haberlandt (1902): Primer intento de hacer cultivo de tejidos de plantas.

.- 1904-1907: Varios investigadores logran cultivar embriones.

.- Went (1926-1928): Descubrimiento de una sustancia que estimula el crecimiento vegetal.

.- White (1934): Cultivo indefinido de raíces de tomate.

.- Kogl y col.(1935): Descubrimiento del AIA.

Breve reseña histórica del Cultivo in vitro de tejidos y células vegetales

.- Gautheret, White (1939): Uso de las auxinas para la inducción de callo.

.- Van Oberbeek (1941): Cultivo in vitro de embriones de Datura.

.- Steward (1952): Emplea agua de coco en el cultivo de tejidos.

.- Muir y col. (1954): Lograron obtener la primera planta a partir de una sola célula.

.- Skoog y col. (1955): Descubren las citoquininas.

.-Skoog y Miller (1957): Describen el papel que tiene el balance hormonal auxina/cinetina en la diferenciación del callo.

Esquema del control de la diferenciación ejercido por la interacción de la auxina con las citocininas.

[Figura modificada de Rost, T. et al. (1998). Plant Biology. Wadsworth Publishing Company].  

Organogénesis en kiwi In vitro, las citocininas promueven la formación de brotes.

La proporción de auxinas decrece y la de citocininas aumenta en el medio de cultivo, de derecha a izquierda

Breve reseña histórica del Cultivo in vitro de tejidos y células vegetales

.- Steward (1958): Regenera embriones desde callo y suspensiones celulares de zanahoria.

.-Gautheret (1959): Se publica el primer manual detallado de cultivo in vitro de tejidos vegetales.

.-Morel y Martin (1960-1964): Propagación vegetativa de orquídeas por cultivo de meristemas.

.- Murashige y Skoog (1962): Diseño del medio sales MS.

Historia del Cultivo de Tejidos Vegetales.

En Venezuela: Facultad. de Agronomía UCV (1958).

Facultad de Ciencias UCV (1962).

ÑAMEESPARRAGOPIÑA

Plantas Hortícolas

ORQUIDEAS

GLOXINIA

HELECHOCRISANTEMO

PLANTAS ORNAMENTALES

TABACO

LLANTEN

HIERBAMORASISAL

SABILA

PLANTAS MEDICINALES E INDUSTRIALES

CAFÉ

papa

PLANTAS HORTÍCOLAS

CONCEPTOS BÁSICOS EN CULTIVO DE TEJIDOS VEGETALES

- Totipotencia

- Diferenciación

- Desdiferenciación

- Crecimiento

-Morfogénesis

-Inducción

-Competencia

-Determinación.

Crecimiento:

Es un proceso fisiológico, en el cual hay un incremento irreversible en tamaño y volumen acompañado por la biosíntesis de constituyentes citoplasmáticos. Esto implica: alargamiento celular y división celular.

Diferenciación celular:

- Es el aspecto cualitativo del desarrollo.

- Tiene lugar a continuación o simultáneamente con el aumento de tamaño, comprende distintas clases de especializaciones anatómicas y funcionales.

Morfogénesis:

Es el origen y desarrollo de la forma, esta codificado genéticamente y es modificado por el ambiente.

-.Desdiferenciación: Es un cambio que involucra un regreso

progresivo a un estado meristemático o basal.

Determinación, competencia, inducción

Competencia y Determinación en los procesos de regeneración “in vitro”

Ocurren en respuesta a la manipulación con hormonas vegetalesInducción: Proceso por el cual una señal actúa sobre células competentes

para alterar su destino en el desarrollo.Competencia: Habilidad para reconocer hormonas que disparan una vía

particular de desarrollo.Determinación: Proceso que inicia una vía específica de desarrollo escogida

de entre diferentes posibilidades para las cuales un sistema celular es competente.

Procesos de regeneración in vitro de Plantas.

- Micropropagación: Multiplicación miniaturizada in vitro y/o regeneración del material vegetal bajo condiciones ambientales controladas y asépticas.

- Organogénesis.

- Embriogénesis Somática.

Tipos de cultivos in Vitro. (modificado a partir de Lindsey y Jones, 1989, en Plant biotechnology in agriculture. Open University Press, Wiley, Chichester, p 59)

-.Composición química de los medios de cultivo: El medio de cultivo usualmente incluye nutrientes minerales, una fuente de carbono, vitaminas, aminoácidos, reguladores de crecimiento, un agente gelificante.

-.Componentes Inorgánicos: Los medios de cultivo deben suministrar los macro y micronutrientes esenciales para el crecimiento de plantas completas. Se destacan las concentraciones relativamente altas de nitrógeno y potasio. El hierro es necesario incorporarlo con un agente quelante , lo que lo hace disponible en un amplio intervalo de pH.

-.Vitaminas: Son necesarias para llevar a cabo una serie de reacciones catalíticas en el metabolismo y son requeridas en pequeñas cantidades. De todas las vitaminas que se incorporan a los medios de cultivo, la tiamina (01-30 mg./l) parece ser la imprescindible para el buen crecimiento de los cultivos.

-. Aminoácidos: los aminoácidos no son esenciales para el

crecimiento de los tejidos in vitro, sin embargo proporcionan una fuente inmediata de nitrógeno y de fácil asimilación por parte del tejido. Los más utilizado son glutamina, asparagina, arginina, serina, cisteína (agente reductor).

Mezclas de sustancias no definidas y otros componentes

Muchas preparaciones de composición indefinida han sido empleadas para enriquecer los medios de cultivo, cuando han fallado los medios definidos para establecer algún cultivo.

-.Ejemplo:

-pulpa de plátano (150 g/l)

-agua de coco (10-20 %)

-extracto de malta (500 mg./l)

-hidrolizado de proteínas

-caseína, peptona (30-3000 mg./l)

-extracto de levadura (50-5000 mg./l)

Componentes Orgánicos:

-.Fuentes de carbono: La mayoría de cultivos in vitro son heterótrofos y por ende necesitan el suministro de una o más fuentes de carbono; que son usadas como fuente de energía y/o reguladores osmóticos.

-La sacarosa 2 al 5 % es el azúcar más utilizado.

-La glucosa, maltosa, galactosa, lactosa, manosa se usan en casos más específicos.

Condiciones físicas del cultivo y de los medios

-.Medios de soporte: el agar es el material de soporte más utilizado en el cultivo de tejidos, pues provee al medio un excelente gel húmedo que sirve como soporte al inóculo. Existen otros agentes gelificantes como son: Gelrite, Agarosa, Poliacrilamida. Cuando el medio es líquido generalmente se usa papel de cómo soporte.

-.Ventajas del uso de agar: -Es estable a todas las temperaturas de incubación. - No es alterado por las enzimas vegetales. - No reacciona con los constituyentes del medio. -No interfiere con la movilización de los

constituyentes del medio.

Medios sólidos y líquidos

Micropropagación de piña en medio líquido con soporte.

Micropropagación de piña en medio líquido en agitación

Algunas aplicaciones del Cultivo de Tejidos Vegetales:

- Estudios básicos de fisiología, genética, bioquímica.

- Propagación y multiplicación de plantas.

- Obtención de plantas libres de patógenos.

- Producción de metabolitos secundarios.

-Inducción a la variabilidad genética.

-Conservación e intercambio de germoplasma.

Embriogénesis somática en clavel. (Karamy y col, 2006)

Propagadores

PIÑA

MUCHAS GRACIAS