Fundamentos de Biotecnología Vegetal y Cultivo In Vitro: Conceptos Esenciales

1. Verdadero o Falso

Tipos de Biotecnología por Color

  • Biotecnología Verde: Relacionada con plantas resistentes a plagas y la agricultura.
  • Biotecnología Azul: Enfocada en el ámbito marino, la alimentación y la sanidad.
  • Biotecnología Blanca: Aplicada en la industria, especialmente en catalizadores industriales.
  • Biotecnología Roja: Vinculada a la medicina, incluyendo antibióticos y vacunas.

Afirmaciones

  • F – El explante, en el cultivo in vitro de tejidos vegetales, se define como una pequeña planta que crece en condiciones artificiales controladas.
  • F – La totipotencia es la capacidad que tienen los vegetales de regenerar un organismo completo a través de la fusión de células sexuales.
  • F – La organogénesis directa permite la formación de nuevos órganos a partir de una célula o un grupo de células a través de la formación de un callo.
  • V – La embriogénesis somática es el proceso por el cual se obtiene una estructura similar a un embrión cigótico sin que medie la fertilización de los gametos.
  • F – El cultivo in vitro de tejidos vegetales, en cuanto a su complejidad, se clasifica en cultivos celulares y cultivo de protoplastos.
  • V – La contaminación de los cultivos de plantas con microorganismos está dada, fundamentalmente, por hongos, levaduras y fitoplasmas.
  • V – La morfogénesis puede ser de dos clases, directa o indirecta, y de dos tipos, organogénesis o embriogénesis.
  • F – Los fitoreguladores son compuestos orgánicos sintetizados en una parte de la planta, que se requieren en concentraciones muy altas para producir una respuesta fisiológica.
  • F – Los protoplastos constituyen un excelente explante en el cultivo in vitro para obtener plantas libres de virus.

2. Relación entre Biotecnología Agrícola y Agricultura Sustentable

Una agricultura sustentable es aquella que produce alimentos, fibras y combustibles de una forma económicamente viable, mejorando la calidad de vida del agricultor y de la sociedad en general, usando los recursos responsablemente y protegiendo el medio ambiente y la biodiversidad.

La biotecnología agrícola es una herramienta clave que contribuye a la sustentabilidad de la agricultura al generar más y mejores alimentos, crear nuevas fuentes renovables de combustibles, fibras y plásticos, y usar más eficientemente los recursos como el agua y el suelo.

3. Definición de Cultivo In Vitro en Plantas

Conjunto heterogéneo de técnicas que presentan en común el hecho de que un explante se cultiva asépticamente en un medio artificial de composición química definida y se incuba en condiciones controladas.

4. Aplicaciones del Cultivo In Vitro de Plantas

  • 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 plantas libres de virus.
  • Producción de semillas sintéticas.
  • Producción de haploides.
  • Estudios fisiológicos diversos.

5. Ventajas y Desventajas de los Embriones Somáticos en el Cultivo In Vitro

Ventajas

  • Como sistema de propagación de plantas, presenta una enorme capacidad de multiplicación aplicable industrialmente.
  • Permite obtener en un solo proceso estructuras completas con ápice y raíz, que pueden ser almacenadas y encapsuladas perfectamente.

Desventajas

  • Pueden producirse anomalías morfológicas, fisiológicas y genéticas en los cultivos.
  • Falta de maduración y dormancia o germinación prematura de los embriones en cultivo.

6. Tipos de Medios de Cultivo para Plantas In Vitro

Las plantas in vitro pueden ser cultivadas en distintos tipos de medios:

  1. Cultivos en medio semisólido.
  2. Cultivos en medio líquido:
    • Agitados.
    • Estacionarios.

7. Micropropagación In Vitro de Plantas

Definición

Consiste en la propagación de plantas en un ambiente artificial controlado, empleando un medio de cultivo adecuado.

Aplicación

Herramienta muy útil en los programas de mejoramiento, con el potencial de producir plantas de calidad uniforme a escala comercial, a partir de un genotipo selecto y con tasa de multiplicación ilimitada.

Vías de Regeneración

  • Brotación de yemas adventicias preexistentes.
  • Producción de yemas de novo.
  • Embriogénesis somática.

8. Etapas de la Micropropagación

  1. Etapa 0: Preparación del material vegetal.
  2. Etapa 1: Establecimiento del cultivo.
  3. Etapa 2: Desarrollo y multiplicación de vástagos o embriones.
  4. Etapa 3: Enraizamiento.
  5. Etapa 4: Aclimatación de plántulas.

9. Problemáticas en el Establecimiento del Cultivo In Vitro

  • Contaminación con microorganismos.
  • Oxidación del explante.

10. Protocolo General de Esterilización de Explantes Vegetales

Cuidados para minimizar las contaminaciones:

  1. Conocer el material vegetal con que se trabaja y los posibles contaminantes específicos.
  2. Adecuada preparación de la planta madre (dadora de explante) cultivándola preferentemente en invernaderos tratados con productos químicos que eliminen patógenos y, eventualmente, microorganismos endófitos.
  3. Desinfección superficial de los explantes en cabina de flujo laminar: lavado previo con agua corriente para una mejor desinfección, seguido de doble desinfección (inmersión de los explantes en etanol, hipoclorito de sodio y lavados con agua destilada estéril).
  4. Emplear medios e instrumentos de cultivo esterilizados por calor húmedo (autoclave) o calor seco (estufa).
  5. Cultivar los explantes en cabina de flujo laminar con transferencia de aire estéril, asegurando la limpieza con etanol al 70% de las superficies y el uso de luz UV.
  6. Incubar los cultivos en cámaras o cuartos de cultivo cerrados, libres de corrientes de aire y bien higienizados.

11. Tipos de Explante para Aplicaciones Específicas

  • Plantas libres de virus: Meristema.
  • Micropropagación: Varios, yema.
  • Plantas haploides: Anteras.
  • Híbridos somáticos: Protoplastos.
  • Suspensiones celulares: Hipocotilo, epicotilo.

12. Procesos Morfogénicos en Plantas

Morfogénesis

Capacidad de regeneración de órganos o embriones a partir de un tejido diferenciado.

Organogénesis

Formación de tallos, raíces o flores que son inducidos a partir de una o un grupo de células (directa: sin la formación de callos; e indirecta: a partir de callos).

Embriogénesis Somática

Proceso por el cual se obtiene una estructura similar a un embrión cigótico sin que medie la fertilización de los gametos (directa: embriones somáticos; e indirecta: a partir de callos).

13. Etapas de la Hibridación Somática

  1. Selección del híbrido.
  2. Fusión.
  3. Selección de células híbridas.
  4. Cultivo de células híbridas.
  5. Regeneración de plantas.

14. Hibridación Somática vs. Transformación Génica

Transformación Génica (Transferencia de Genes)

Se incorporan uno o pocos genes exógenos en una planta mediante mecanismos moleculares.

Hibridación Somática

El número de genes introducidos es mayor, dado que se transfieren cromosomas de una especie a otra o se combinan dos genomas completos.

15. Ventajas de la Hibridación Somática

  • Permite la obtención de citoplasmas híbridos.
  • Introgresión limitada de genes de especies silvestres en los cultivos.
  • Elevada esterilidad.