Cultivo de plantas In Vitro. Generalidades.

Cultivo In Vitro: Generalidades.

 

El cultivo in vitro es un método muy utilizado en biotecnología vegetal que permite la producción de plantas, proporcionando las condiciones óptimas para su desarrollo. Esta producción de plantas se puede realizar a partir de semillas (germinación in vitro), partes de la planta como por ejemplo trozos de tallos con yemas axilares, fragmentos de hoja o cotiledones (morfogénesis directa), inducción de callo en trozos de hoja o en raíces (morfogénesis indirecta) o bien otras partes de la planta como anteras, etc. En este proceso es necesario mantener unas condiciones de esterilidad para evitar la contaminación del medio de cultivo por los microorganismos presentes en el ambiente.

 

 

Para realizar un cultivo in vitro es necesario seleccionar el material vegetal a utilizar y que se debe esterilizar, ya que en todo el proceso es necesario mantener unas condiciones de asepsia y esterilidad. Antes de esto, se debe preparar el medio de cultivo, que también debe estar esterilizado. Los medios de cultivo son una parte muy importante en el cultivo in vitro, ya que son necesarios para el crecimiento y desarrollo.

 

Podemos definir "medio de cultivo" como una solución donde están disueltos los macronutrientes (N, P, K, S. Ca y Mg) y los micronutrientes (Fe, B, Mn, Zn, Cu, Mo, y Co) necesarios para ese crecimiento y desarrollo, que además se puede complementar con otros compuestos como sacarosa (fuente de carbono), aminoácidos, vitaminas y hormonas (reguladores del crecimiento como auxinas, citoquininas).

 

El medio de cultivo puede ser líquido (condiciones hidropónicas) o sólido (lleva una parte de agar para gelificar). Aunque existen varios medios de cultivo (SH, Shenk y Hildebrandt 1972; B5, Gamborg, Miller y Ojima 1968; White 1963), el más utilizado es el de Murashige & Skoog 1962 (MS), que se puede comprar ya hecho.

 

 

Es necesario ajustar el pH del medio hasta 5,7. Si el medio es sólido se añaden unos 7,5 g de agar. El medio se esteriliza en el autoclave y se reparte en los recipientes que se utilizarán para el cultivo in vitro (placas petri, tubos de ensayo grandes, botes de vidrio, etc.).

 

Protocolo resumido para el cultivo in vitro:
 

· El material vegetal se debe esterilizar antes del cultivo. Se puede esterilizar el material en un recipiente estéril con lejía al 20% durante 10-15 minutos.

 

· Pasado este tiempo, se lava el material vegetal con agua estéril y se realiza el cultivo, todo en condiciones de asepsia y esterilidad en campana de flujo de aire laminar para evitar la contaminación.

 

 

· Posteriormente se introducen los cultivos en cámaras de cultivo con el fotoperiodo y la humedad relativa adecuada (≈ 25 ºC, 16 h luz).

 

 

· Cuando las plantulitas han crecido lo suficiente se realiza un trasplante a otro recipiente con sustrato húmedo (vermiculita-turba, 1:1), este proceso se denomina Aclimatación. Este paso puede llevar otro previo en el que las plántulas ya trasplantadas pueden continuar un periodo de tiempo adicional en la cámara de cultivo.

 

Cultivo in vitro en casa:

Desde hace unos años, algunas empresas especializadas se han centrado en la creación y comercialización de kits que imitan estas técnicas de biotecnología pero de una manera más sencilla, inocua y entretenida. Se tratan de kits que simplifican los pasos a seguir para la obtención de plantas desde la germinación de la semilla en un medio gelificado hasta la aclimatación de la planta en discos de turba hidratados, en un formato atractivo y divertido.



Calendula officinalis L. (Caléndula)

Caléndula officinalis L. © Universo Botánico, 2014.

Planta herbácea perteneciente a la familia COMPOSITAE (ASTERACEAE), puede alcanzar una altura de 40-50 cm. Tallos rectos con numerosas ramificaciones que parten de la base. Hojas simples con forma lanceolada. Flores vistosas con pétalos de color amarillo a naranja intenso. Floración todo el año. Fruto de tipo aquenio de 1 cm de longitud, curvado con forma de media luna con pequeñas espinas. La podemos encontrar en lugares ruderalizados, campos cultivados, jardines. Nombre común: Caléndula, botón de oro, maravilla.



Imagen en el campo de C. officinalis L. © Universo Botánico, 2014.



Curiosidades: Su nombre científico proviene del latín “calenda”, que significa “calendario” y que hace referencia al primer día del mes, similar la frecuencia de su floración. 

Detalle de los frutos en C. officinalis L. © Universo Botánico, 2014.

 

Propiedades: En general, es una planta ornamental en jardines pero se le atribuyen propiedades medicinales y culinarias. En medicina tradicional se han utilizado las hojas en emplasto para aliviar irritaciones, eczemas, cicatrizaciones, por sus propiedades antiinflamatorias y antisépticas. En infusión, está indicada para aliviar indigestiones, úlceras, conjuntivitis, etc. Como uso culinario, los pétalos y las hojas tiernas de algunas especies son comestibles y se utilizan para decorar platos como ensaladas, etc.



Ulex parviflorus Pourr. (Aliaga)

Ulex parviflorus Pourr. © Universo Botánico, 2014.

 

Arbusto de hasta 2 metros de altura, perteneciente a la familia LEGUMINOSAE. Ramificación densa con tallos verde-blanquecino o verde amarillento con espinas alternas. Se diferencia de otras especies porque no presenta hojas o si las tiene, son simples y muy pequeñas. Cáliz dividido en 2 piezas con pelos blanquecinos. Flores axilares y solitarias de color amarillo. Floración de Noviembre a Junio (aunque florece principalmente en invierno). Fruto comprimido lateralmente, dehiscente con 2 valvas de color oscuro en la madurez, conteniendo 1-2 semillas planas, ovoideas de color negro o pardo. La podemos encontrar en matorrales sobre suelos calizos y pinares. Nombre común: Aulaga, aliaga.

 

                                   Arriba: Imagen en el campo de Ulex parviflorus Pourr.,
                                    abajo: Detalle del fruto. © Universo Botánico, 2014.

 

Curiosidades: Ulex (latín), nombre antiguo de esta planta, pero en Plinio se hace referencia a "un arbusto similar a los brezos". parviflorus (latín), significa "con pequeñas flores".

Propiedades: En términos de conservación, su presencia ayuda a recuperar suelos degradados por sus bacterias simbiontes y evitar la erosión en zonas con pendiente. Como uso medicinal, se utilizan semillas y flores en infusión para combatir migrañas, dolores musculares, etc.

La polinización

La polinización.

Cuando llega la primavera, las plantas muestran una explosión de color con sus flores, que están formadas fundamentalmente por sépalos, pétalos, androceo y gineceo. En la reproducción sexual de las plantas tiene lugar la polinización, para la producción del fruto, que contiene las semillas.

 

¿Qué entendemos por polinización?

Podemos definir la polinización como el traslado de los granos de polen que se localizan en el interior de las anteras de los estambres hasta el estigma de un carpelo (gineceo). Nota: El conjunto formado por el gineceo (ovario), estilo y estigma se denomina pistilo.

La polinización puede ser de 2 tipos:

· Artificial: Interviene el hombre. Deposita los granos de polen en el estigma mediante un polinizador.

· Natural: La propia naturaleza se encarga de depositar los granos de polen sobre el estigma (viento, insectos).

La polinización natural puede ser directa o indirecta:

Polinización directa: Se produce en plantas dioicas, presentando flores con gineceo y androceo. Los estigmas reciben granos de polen de la misma flor. Es necesario que los estambres (androceo) y el ovario maduren al mismo tiempo, ya que el saco polínico (antera) se abre al madurar y deja caer los granos de polen, que deben caer sobre el estigma.

Polinización indirecta: Los granos de polen de una flor llegan a los estigmas de otras flores. El viento y los insectos son fundamentales. Existen muchas plantas que generan grandes cantidades de polen y el viento hace posible su traslado. Otras plantas presentan unas estructuras glandulares llamados nectarios, que desprenden un aroma que atrae a los insectos. Cuando el insecto llega a la flor, el polen se adhiere a su cuerpo y cuando visita otras flores, los granos de polen caen en el estigma.
 

 ¿Cómo se produce la polinización?

Cuando los granos de polen caen sobre el estigma, éstos "germinan" emitiendo una prolongación llamada "tubo polínico". Solo un tubo polínico llegará al ovario y se producirá la fecundación. En el ovario existen 8 células diferentes, que tras un proceso de celularización, serán 7: 3 células antípodas, 2 núcleos centrales, 1 ovocélula y 2 células sinérgidas.

 

Mediante estudios científicos se ha llegado a la conclusión de que las células sinérgidas orientan a los tubos polínicos para su entrada al ovario a través de micropilo. Una vez que entra un tubo polínico, una de las 2 células sinérgidas o las dos entran en un proceso de muerte celular programada, de manera que ya no puede llegar ningún tubo polínico más al ovario. El tubo polínico contiene 2 núcleos espermáticos. Uno se fusionará con la ovocélula, dando lugar al embrión, que será diploide (2n). El otro núcleo espermático se fusionará con los 2 núcleos centrales, dando lugar al endosperma que será triploide (3n) y que servirá de sustancia nutricia para el embrión. Este proceso se denomina Doble Fertilización.

              Arriba: Esquema "germinación" de los granos de polen, abajo: Esquema de la doble fertilización.

Nota: Aquellos frutos que se han formado sin la necesidad de una fecundación por los granos de polen se denominan "frutos partenocárpicos" y carecen de semillas (Ver apartados sobre los frutos).

El beneficio de la polinización por insectos:

La polinización la pueden realizar muchos insectos, existen estudios que aseguran que puede existir especificidad en la interacción planta-insecto, de modo que algunos insectos liban determinadas plantas y no todas. Las abejas son los insectos que participan de manera más activa en el proceso de polinización, aportando además un gran beneficio tanto al agricultor como el apicultor.
La presencia de un gran número de abejas favorece la polinización, teniendo más probabilidad de fecundación en el gineceo y la producción de frutos, esto aumenta las cosechas. Por otro lado el apicultor obtiene más cantidad de miel. En muchos países, los agricultores tienen acuerdos con apicultores que sitúan colmenas cerca de las cosechas para obtener un beneficio común.

 

Acacia dealbata Link (Mimosa)

Acacia dealbata Link © Universo Botánico, 2014.

Árbol perennifolio originario de Australia y Tasmania que puede alcanzar los 30 m de altura, perteneciente a la familia LEGUMINOSAE. Tallos colgantes angulosos con hojas bipinnadas sin estípulas con 20-50 foliolos lineares con el ápice redondeado. Inflorescencias racemiformes constituidas por 25-30 flores pentámeras, pedunculadas, aromáticas y de color amarillo dorado con forma globosa. Floración de Enero a Marzo. El fruto es una legumbre elipsoide, dehiscente, comprimido y contraído entre las semillas, de color pardo-rojizo en la madurez. Semillas elipsoidales de unos 4-5 mm de longitud, comprimidas y de color pardo oscuro-negro. La podemos encontrar como ornamental. Nombre común: Mimosa, acacia francesa, acacia de hoja azul.

Arriba: Detalle de la flor, abajo: Detalle del fruto
y las semillas de Acacia dealbata Link.
© Universo Botánico, 2014.

Punica granatum L. (Granado)

Punica granatum L. © Universo Botánico, 2014.

Arbusto o árbol caducifolio muy ramificado originario de Asia, perteneciente a la familia PUNICACEAE que puede alcanzar los 5 m de altura. Hojas simples, opuestas y lanceoladas de color verde amarillento. Flores solitarias de unos 4 cm constituidas por un cáliz campaniforme de color granate con 5-7 lóbulos que permanecen en el fruto, pétalos obovados, caedizos de color rojo. Estambres con filamento largo de color rojo y anteras amarillas, gineceo ínfero. Floración desde Mayo hasta Junio. Fruto esférico que puede alcanzar los 12 cm de diámetro, de color rojizo. Numerosas semillas carnosas comestibles en el interior del fruto, traslucidas, con forma angulosa-prismática de medio cm de longitud. La podemos encontrar en cunetas y setos. Nombre común: Granado, balaustra, manglano, milgrano.

Fruto y semillas del granado (P. granatum L.)
© Universo Botánico, 2014.

Usos y propiedades: En general se cultiva como planta ornamental en jardines y parques. Las semillas son comestibles, se le atribuyen propiedades afrodisiacas. Del zumo de sus semillas se obtiene un jarabe llamado "oxizacre" para la elaboración de la bebida "granadina". La raíz tiene propiedades astringentes y la corteza se usaba antiguamente para curtir pieles.

Plumbago sp. (Jazminero azul)

Plumbago sp. © Universo Botánico, 2013.

Arbusto perenne perteneciente a la familia PLUMBAGINACEAE, que puede superar el metro de altura, con base algo leñosa. Hojas alternas ovadas o lanceoladas con glándulas en los márgenes (según especie). Flores tubulares con 5 pétalos de color azul. 5 estambres libres, 1 estilo con 5 estigmas. Ovario súpero. Floración de Julio a Diciembre. Fruto seco monospermo, ovoide, dehiscente, conteniendo 1 semilla. La podemos encontrar como planta ornamental, en zonas ruderalizadas. Aunque es originaria de África, crece espontáneamente en el sur de España. Nombre común: Celestina, jazminero azul, plumbago, jazmín del cielo.

Imagen en el campo de Plumbago sp. © Universo Botánico, 2013.

 

En España se reconocen principalmente 2 especies: P. europaea L. y P. auriculata Lam. Se diferencian porque las flores de P. europaea tienen una longitud de hasta 2 cm con glándulas en los márgenes, mientras que P. auriculata tiene flores que superan los 4 cm y carecen de glándulas en los márgenes.