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Cultivo in vitro de plantas y su relación con la Biotecnología

El cultivo in vitro (término que literalmente significa en vidrio), incluye muchas técnicas destinadas a introducir, multiplicar y regenerar, entre otros recursos, material vegetal o animal en condiciones controladas y asépticas. El cultivo in vitro, constituye un paso fundamental en la obtención y regeneración de plantasgenéticamente modificadas, o transgénicas, mediante técnicas de ingeniería genética. Es decir que existe una estrecha relación entre el cultivo de tejidos vegetales y la biotecnología moderna. Normalmente se utilizan cultivos de tejidos, seguido de la regeneración de la planta completa, y la subsiguiente expresión de los genes introducidos, o transgenes (Ver Cuaderno N° 5, 18, 28, 98).

Cultivo inVitro de material vegetal
“Cultivo de tejidos vegetales” es una descripción genérica que involucra diferentes técnicas de cultivo de material vegetal diverso, incluyendo las de protoplastos (células desprovistas de su pared celular), células, tejidos, órganos y plantas completas. Mediante éstas y otras técnicas de cultivo, es posible obtener plantas libres de microbios en un medio nutritivo aséptico(estéril) en condiciones ambientales controladas (ver Cuaderno Nº 56).
Las primeras experiencias relacionadas al cultivo de tejidos vegetales se remontan a 1902, pero recién en 1922 se logró el primer experimento exitoso: germinación in vitro de semillas de orquídeas. Luego de la germinación, las plántulas obtenidas se transfirieron a un medio de cultivo en condiciones asépticas, y así semantuvieron protegidas del ataque de patógenos (hongos, virus y bacterias).
Esta técnica tiene numerosas aplicaciones (ver Cuadernos 5, 26, 56, 89, 93):
Propagación masiva de plantas, especialmente beneficiosa para especies de difícil propagación por otros métodos, o en vías de extinción
Clonación de individuos de características agronómicas muy deseables durante todo el año
Obtención de plantaslibres de virus
Producción de semillas sintéticas
Conservación de germoplasma: material de un conjunto de individuos que representa la variabilidad genética de una población vegetal
Obtención de metabolitos secundarios
Producción de nuevos híbridos
Mejora genética de plantas, incluyendo obtención de plantas transgénicas
Germinación de semillas.
Producción de haploides.
Estudiosfisiológicos diversos.

Algunas de estas aplicaciones se ilustran en la Figura 1.






Figura 1. Aplicaciones del cultivo de tejidos en plantas. A la izquierda, micropropagación de violeta africana a partir de trozos de hojas desinfectados e introducidos en condiciones de esterilidad. A la derecha, semillas sintéticas formadas por embriones somáticos, obtenidos por cultivo de células,encapsulados en una matriz inerte (como alginato de calcio). Fotografía tomada de http://www.sp.edu.sg/schools/cls/bioline_08.htm

Las bases biológicas del cultivo de tejidos: la totipotencialidad celular
Antes de comenzar con la descripción del cultivo de tejidos vegetales y sus aplicaciones, se muestra la anatomía de una planta en la figura 2.












Figura 2: las partes de unaplanta angiosperma. Adaptado del Libro “Biotecnología”, UNQ 2006.


Respecto del proceso de transformación vegetal, existen distintas técnicas para la transferencia de genes a las células vegetales, siendo las principales la interacción con bacterias del género Agrobacterium y el método de Biobalística (Cuadernos 18 y 28, respectivamente). Una vez realizada la transformación genética por alguno deestos dos métodos, el paso siguiente es el cultivo in vitro, con el fin de regenerar plántulas a partir del explanto inicial transformado, proceso que se sustenta en el principio de “totipotencialidad celular” (ver Cuaderno Nº 56, 98). De aquí la importancia del cultivo in vitro como paso fundamental para la obtención y regeneración de plantas genéticamente modificadas (ver figura 3)....