Pocket K No. 14: Tecnología de Cultivo de Tejidos

Al igual que cada persona es diferente y única, también lo es cada planta. Algunos tienen características como mejor color, rendimiento o resistencia a plagas. Durante años, los científicos han buscado métodos que les permitan hacer copias exactas de estos individuos superiores.

Las plantas generalmente se reproducen formando semillas a través de la reproducción sexual. Es decir, los óvulos de las flores son fertilizados por el polen de los estambres de las plantas. Cada una de estas células sexuales contiene material genético en forma de ADN. Durante la reproducción sexual, el ADN de ambos padres se combina de formas nuevas e impredecibles, creando plantas únicas.

Esta imprevisibilidad es un problema para los fitomejoradores, ya que puede llevar varios años de cuidadoso trabajo en invernadero criar una planta con características deseables. Muchos de nosotros pensamos que todas las plantas crecen a partir de semillas. Sin embargo, los investigadores han desarrollado varios métodos para cultivar copias exactas de plantas sin semillas. Y ahora lo están haciendo a través de un método llamado «cultivo de tejidos».

¿Qué es el cultivo de tejidos?

El cultivo de tejidos (TC) es el cultivo de células vegetales, tejidos u órganos en medios nutritivos especialmente formulados. En las condiciones adecuadas, una planta entera puede regenerarse a partir de una sola célula. El cultivo de tejidos vegetales es una técnica que existe desde hace más de 30 años. El cultivo de tejidos se considera una tecnología importante para los países en desarrollo para la producción de material de siembra de alta calidad libre de enfermedades y la producción rápida de muchas plantas uniformes.

La micropropagación, que es una forma de cultivo de tejidos, aumenta la cantidad de material de siembra para facilitar la distribución y la siembra a gran escala. De esta manera, se pueden producir miles de copias de una planta en poco tiempo. Se observa que las plantas micropropagadas se establecen más rápidamente, crecen más vigorosamente y son más altas, tienen un ciclo de producción más corto y uniforme y producen rendimientos más altos que los propágulos convencionales.

El cultivo de tejidos vegetales es una técnica sencilla y muchos países en desarrollo ya la han dominado. Su aplicación solo requiere un lugar de trabajo estéril, un vivero y un invernadero, y mano de obra capacitada. Desafortunadamente, el cultivo de tejidos es laborioso, requiere mucho tiempo y puede ser costoso. Las plantas importantes para los países en desarrollo que se han cultivado en cultivos de tejidos son la palma aceitera, el plátano, el pino, el plátano, el dátil, la berenjena, la jojoba, la piña, el árbol del caucho, la yuca, el ñame, la batata y el tomate. Esta aplicación es la forma de biotecnología tradicional más comúnmente aplicada en África.

Usos de la tecnología TC en Asia

• El cultivo de tejidos se ha refinado para satisfacer las necesidades de especies de orquídeas e híbridos conocidos por crecer bien en el sudeste asiático. A juzgar por la experiencia de Tailandia, Singapur y Malasia, el comercio de flores ornamentales y cortadas es una fuente sustancial de divisas e ingresos adicionales para los pequeños productores.
• En Tailandia, el cultivo de tejidos se utiliza para reproducir orquídeas de crecimiento lento y sensibles al medio ambiente. Tailandia es el líder en cultivo de tejidos en el sudeste asiático, produciendo 50 millones de plántulas al año. La mayoría de estas son orquídeas, que han ayudado al país a convertirse en el mayor exportador de orquídeas enteras y cortadas del mundo.
• Se ha desarrollado la técnica de micropagación por cultivo de brotes para la propagación en masa del plátano. En Filipinas, esto se utiliza como un enfoque de control de enfermedades virales en el plátano, como el virus banana bunchy top (BBTV) y el virus del mosaico de la bráctea del plátano (BBrMV), que se propagan comúnmente a través de materiales de propagación.

Beneficios de la tecnología de CT para los pequeños productores de banano en Kenia (Fuente: ISAAA)

En Kenya, como en muchas partes del mundo en desarrollo tropical y subtropical, el plátano es un cultivo alimentario de gran importancia. Sin embargo, en los últimos 20 años la producción de banano ha disminuido rápidamente debido a la degradación generalizada del suelo y a la infestación de plagas y enfermedades en los huertos de bananos. Estos problemas se agravaron aún más por la práctica común de propagar nuevas plantas de banano utilizando retoños infectados. La situación amenaza la seguridad alimentaria, el empleo y los ingresos en las zonas productoras de banano. Se consideró que la tecnología de cultivo de tejidos era una opción adecuada para proporcionar suficiente calidad y cantidad de esos materiales.

Con un manejo adecuado y una higiene de campo, las pérdidas de rendimiento causadas por plagas y enfermedades a nivel de granja se han reducido sustancialmente. La tecnología de cultivo de tejidos ha hecho posible que los agricultores tengan acceso a lo siguiente:

• grandes cantidades de materiales de siembra limpios superiores que maduran temprano (12-16 meses en comparación con el plátano convencional de 2-3 años)
• pesos de racimo más grandes (30-45 kg en comparación con los 10-15 kg del material convencional)
• mayor rendimiento anual por unidad de tierra (40-60 toneladas por hectárea frente a 15-20 toneladas realizadas previamente con material convencional

Además, la uniformidad en el establecimiento de huertos y el desarrollo simultáneo de plantaciones facilitaron la coordinación de la comercialización. También ofrecía la posibilidad de transformar el cultivo de banano de un mero nivel de subsistencia en una empresa comercial. Una conclusión alentadora de un análisis de la relación costo-beneficio del proyecto es que la producción de banano de ct es más remunerativa como empresa que la producción tradicional de banano. El proyecto también ha beneficiado principalmente a las mujeres que cuidan el cultivo, ayudando así a reducir la brecha de género.

Beneficios de la tecnología de CT para los productores de arroz de África Occidental (Fuente: WARDA)

Durante años, los científicos soñaron con combinar la robustez de la especie de arroz africano (Oryza glaberrima) con la productividad de la especie asiática (Oryza sativa). Pero los dos son tan diferentes. Los intentos de cruzarlos fracasaron ya que los descendientes resultantes eran estériles. En la década de 1990, los cultivadores de arroz de la Asociación para el Desarrollo del Arroz de África Occidental (WARDA) recurrieron a la biotecnología en un intento de superar los problemas de infertilidad. La clave del esfuerzo fueron los bancos de genes que contienen semillas de 1.500 arroz africano, que se enfrentaron a la extinción, ya que los agricultores ya las han abandonado por variedades asiáticas de mayor rendimiento.

Los avances en la investigación agrícola ayudaron a los científicos a cruzar estas dos especies. Después de la fertilización cruzada de las dos especies, los embriones se extrajeron y se cultivaron en medios artificiales utilizando un proceso conocido como «rescate de embriones».»Debido a que las plantas resultantes son con frecuencia casi estériles, se volvieron a cruzar con el progenitor sativa siempre que fue posible (conocido como retrocruzamiento). Una vez que se mejoró la fertilidad de la progenie (a menudo después de varios ciclos de retrocruzamiento), se utilizó el cultivo de anteras para duplicar el complemento genético de las células sexuales masculinas (anteras) y, por lo tanto, producir plantas de verdadera reproducción.

El primero de los nuevos arroces denominado «Nuevo Arroz para África» (o NERICA) estuvo disponible para pruebas en 1994 y desde entonces se han generado muchas líneas nuevas. Algunas de las nuevas plantas combinaron los rasgos de rendimiento del progenitor sativa con los rasgos de adaptación locales de glaberrima.

Generalmente, las NERICAs tienen las siguientes características:

• hojas anchas y caídas que sofocan las malas hierbas en crecimiento temprano
• panículas o cabezas de grano que son más largas con ramas «bifurcadas», y sostienen hasta 400 granos
• más macollos con tallos fuertes para soportar y sostener firmemente las cabezas de grano pesadas
• rendimientos de arroz de hasta 2.5 toneladas por hectárea con insumos bajos, y 5 toneladas o más con un aumento mínimo en el uso de fertilizantes (equivale aproximadamente a un aumento del 25% al 250% en la producción)
• madura de 30 a 50 días antes que las variedades actuales, lo que permite a los agricultores cultivar vegetales o legumbres adicionales
• más altos que la mayoría de las variedades de arroz y resiste las plagas y tolera mejor la sequía
• crece bien en suelos infértiles y ácidos, que comprenden el 70% de La zona de arroz de tierras altas de África Occidental
• tiene un 2% más de proteínas para el fortalecimiento corporal que sus padres africanos o asiáticos

Debido a su éxito, las NERICAs fueron adoptadas rápidamente por los agricultores. En 2000, se calculó que los nuevos arroces abarcaban unas 8.000 hectáreas en Guinea, de las cuales 5.000 eran cultivadas por 20.000 agricultores bajo la supervisión del organismo nacional de extensión. En 2002, WARDA proyectó que se plantarían 330.000 hectáreas en NERICAs, lo que es suficiente para satisfacer las necesidades de semillas del país con excedentes para exportar a los países vecinos.

Glosario

Antera: Estructura reproductiva masculina principal, en la que se forma y almacena el polen.

Meristemo apical : puntas de raíces o tallos a partir de los cuales se forman nuevas células.

ADN: Molécula que se encuentra en las células de los organismos donde se almacena información genética.

Rescate de embriones: Una secuencia de técnicas de cultivo de tejidos utilizadas para permitir que un embrión inmaduro fertilizado resultante de un cruce interespecífico continúe su crecimiento y desarrollo, hasta que pueda regenerarse en una planta adulta.

Estambre: Partes de flores masculinas que contienen polen, anteras, filamentos.

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*Noviembre de 2006