426-1602-1-PB

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Empleo de la Biotecnología vegetal para la propagación de cactáceas
amenazadas
Elisa Quiala1*, Grecia Montalvo2, Jesús Matos2.*Autor para correspondencia.
1Instituto de Biotecnología de las Plantas. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. Carretera a Camajuaní,
km 5.5. Santa Clara. Cuba.
2Empresa Nacional para la Protección de la Flora y la Fauna. Villa Clara.
RESUMEN
La rápida disponibilidad de posturas para la restauración de la cubierta vegetal en un ecosistema degradado,
constituye uno de los principales factores que influye en los programas de restauración ecológica. Las técnicas de
cultivo de tejidos resultan atractivas para la propagación de especies amenazadas, debido a las altas tasas de
multiplicación que se obtienen y al reducido material vegetal de partida requerido y se considera a las cactáceas
como la familia más trabajada desde este punto de vista. El empleo de citoquininas, preferentemente el 6-BAP
durante la etapa de multiplicación permite la obtención de nuevos brotes, cuyo número depende de la especie en
cuestión y de la concentración en que se utilice este regulador del crecimiento. La fase de enraizamiento se logra
con relativa facilidad cuando se emplean medios de cultivos simples generalmente sin reguladores del crecimiento.
Cuba tiene una amplia flora vascular, en la cual se destacan diversos géneros de cactáceas, pero al igual que otros
países del trópico tiene una gran destrucción de sus hábitat debido a la acción devastadora del hombre, es por ello
que el desarrollo de técnicas alternativas como el cultivo de tejidos in vitro pueden ayudar a contrarrestar la pérdida
de esta biodiversidad.
Palabras clave: micropropagación, peligro de extinción, conservación de biodiversidad, cultivo in vitro
ABSTRACT
The quick readiness of postures for the restoration of the vegetable cover in a degraded ecosystem constitutes one
of the main factors in the ecological restoration programs. The in vitro tissue culture techniques are attractive for the
propagation of threatened species, due to the discharges multiplication rates that are gotten in a relatively short time
and to the reduced required departure material and from this point of view it is considered to the cactaceae like the
family more worked. Cuba has a wide vascular flora, in which stand out diverse cactuses goods, but the same as
other countries of the tropic have a great destruction of their habitat due to the man’s devastating action, so that the
development of alternative techniques as tissue culture can help to counteract the loss of the biodiversity in the Cuban
flora.
Key word: micropropagation, extinction danger, biodiversity conservation, in vitro tissue culture
INTRODUCCIÓN
La conservación de la biodiversidad es un tema que
ha venido ganando relevancia de forma progresiva en
la sociedad. La conservación de la flora silvestre
constituye una pieza clave dentro de este enmarque.
No sólo se trata de la obligación ética de preservar
esta riqueza natural para las generaciones venideras
o del puro interés científico que puede aportar. La
sociedad es cada vez más consciente de la
importancia de la flora silvestre como fuente de
alimentos, aceites y lubricantes, gomas, resinas,
ceras, colorantes, fibra, energía, sustancias
aromáticas y principios medicinales, por su valor
ornamental y por su valor ecológico como indicador
y elemento restaurador de situaciones ambientales
degradadas (McNeely et al., 1990; Prance, 1997).
El archipiélago cubano tiene una riqueza florística bien
conocida, con una flora vascular de unas 6 700
especies (Borhidi y Muñiz, 1983) y un 51.4 % de
endemismo. Cuba posee una de las floras insulares
más ricas del mundo, pero al igual que la gran mayoría
de los países del trópico presenta problemas con la
destrucción de sus ecosistemas naturales y unas
950 especies corren determinados riesgos a corto o
mediano plazo (Shemske, 1994). Ante estos datos,
se impone la necesidad de tomar medidas y
desarrollar estrategias encaminadas a contrarrestar
la pérdida de la biodiversidad vegetal.
La biología de la conservación como ciencia surge
debido a que ninguna de las ciencias actuales por sí
sola podía responder a la creciente crisis que afronta
la diversidad biológica (Primak, 2000) y la misma
contempla que para la conservación de la biodiversidad
pueden utilizarse las técnicas de conservación in situ,
ex situ y la integrada (Mc Nelly et al., 1990). Esta
última involucra diversas disciplinas para de esta
Reseña Bibliográfica Biotecnología Vegetal Vol. 4, No. 4: 195 - 199, obtubre - diciembre, 2004
forma resolver las situaciones que cada especie pueda
presentar, donde las técnicas de cultivo in vitro son
utilizadas en casos donde la propagación por vías
tradicionales no es efectiva (Prance, 1997; Pence,
1999; Iriondo, 2001). El desarrollo de las
investigaciones es marcadamente multidisciplinario,
ya que involucra necesariamente la presencia de
diversos especialistas: taxónomos, etnobotánicos,
químicos y biotecnólogos, así como otras
especialidades que pudieran requerirse.
PROPAGACIÓN DE ESPECIES AMENAZADAS
Las técnicas de propagación vegetativa son muy
importantes para la conservación de la integridad
genética del material vegetal. Las mismas se han
desarrollado a lo largo de varios siglos y la
investigación en este campo es todavía muy activa
(Iriondo, 2001). Su utilización en el campo de especies
vegetales amenazadas reside fundamentalmente en
los jardines botánicos y áreas protegidas, a la hora
de multiplicar material vegetal para su exposición,
con fines de estudio o intercambio. Estas técnicas
también pueden ser utilizadas para la obtención de
material vegetal destinadas a trabajos de restauración
ecológica, introducción o reintroducción cuando la
reproducción por métodos tradicionales no resulta
factible o eficaz. No obstante, la propagación por vías
tradicionales tiene como principal inconveniente el
largo tiempo que media entre la obtención de las
nuevas posturas hasta su reintroducción, así como
las bajas tasas de multiplicación que dificultan la
disponibilidad de gran cantidad de posturas, con lo
cual se alargan los programas de restauración
ecológica (Pence, 1999).
Las técnicas de cultivo de tejidos resultan atractivas
para la propagación de especies amenazadas, debido
a las altas tasas de multiplicación que se obtienen y
al reducido material de partida requerido. Estas han
sido utilizadas de forma extensiva en la propagación
y conservación de recursos fitogenéticos en la
agricultura. De igual manera han sido adaptadas para
su utilización en un amplio número de especies
silvestres con problemas de propagación por métodos
convencionales y/o con poblaciones extremadamente
reducidas (Feijóo, 2000; Iriondo, 2001).
USO DE LA BIOTECNOLOGÍA EN LA
PROPAGACIÓN DE ESPECIES CACTÁCEAS
La amenaza de extinción de numerosas especies ha
sido señalada por diversos especialistas y es un
problema que requiere de solución inmediata; las
cactáceas son, junto con las orquídeas,
probablemente las familias más severamente
amenazadas en los países del trópico y por tanto las
más trabajadas desde el punto de vista biotecnológico.
Las técnicas de cultivo de tejidos han sido aplicadas
satisfactoriamente en la propagación de diferentes
familias de cactáceas amenazadas (Mc comb, 1985;
Conway, 1988). Entre estas especies se encuentran:
Melocactus matanzanus (Alemán et al., 1993),
Mamilaria sp, Astrophytum capricorne, Melocactus
holguinensis (Hernández et al., 1994), Pilosocereus
robinii (Quiala et al., 2003) y Pilosocereus sp.
(Montalvo et al., 2004). Estas técnicas de cultivo de
tejidos pueden complementarse con otras que se
realizan en el cultivo in situ y cuya combinación puede
ser de gran importancia para la solución de diferentes
especies amenazadas (Touchell y Dixon, 1999).
El proceso de propagación in vitro conlleva cinco
fases (Clemente, 1999): Fase 0) selección y
preparación de las plantas madre donadoras de los
explantes, las cuales debenencontrarse en
condiciones fisiológicas y sanitarias óptimas; Fase
1) establecimiento del cultivo, se introducen los
explantes iniciales bajo condiciones de asepsia en
el medio de cultivo, estos son previamente sometidos
a una desinfección; Fase 2) multiplicación, a partir
de las yemas axilares de los tallos en desarrollo o
mediante la inducción de yemas adventicias; Fase
3) elongación de los tallos y enraizamiento, y Fase
4) aclimatización a condiciones ex vitro, mediante la
exposición progresiva de las plantas a condiciones
controladas de temperatura, luz y humedad.
Selección del explante inicial
Una cuidadosa selección del material vegetal de
partida y de los medios de cultivo son aspectos
indispensables a la hora de propagar especies
amenazadas (Lynch, 1999). Esta selección se hace
de forma muy diferente a cuando se trabaja con
especies de interés agrícola, para este último caso
se selecciona una planta donante con características
agronómicas deseadas y a partir de la cual se
obtienen miles de individuos con iguales
características. En el caso de las especies
amenazadas se colectan semillas de todos los
individuos presentes en la población, de forma tal que
en el material vegetal que se introduzca quede
representada la biodiversidad presente en la población
natural. Se debe tomar además la precaución de
mantener controlada la identidad genética del material
vegetal propagado y el establecimiento de líneas para
la producción a gran escala de igual número de
genotipos distintos. Cuando se trata de conservar la
mayor diversidad genética posible de una población,
las semillas constituyen normalmente el material de
propagación preferido.
Establecimiento in vitro
En el caso de las cactáceas el material vegetal inicial
más comúnmente utilizado son las semillas, las
cuales son abundantes en el fruto y se desinfectan y
establecen fácilmente con el empleo de Hipoclorito
de sodio en concentraciones que varían entre 1.5 y
2.0%, las cuales se colocan en un medio de cultivo
de germinación generalmente sin reguladores del
196
crecimiento y con el contenido de sales inorgánicas
reducido entre un 25 y un 50%.
Autores como Quiala et al. (2003) destacan, que con
el empleo de un medio de cultivo simple, que contenía
el 50% de las sales Murashige y Skoog (1962) (MS),
sin reguladores del crecimiento, lograron porcentajes
de germinación del 91.4% durante la
micropropagación de Pilosocereus robinii, un
endémico de Cuba en peligro de extinción. Montalvo
et al. (2004) durante la micropropagación de
Pilosocereus sp., endémico de Santa Clara en peligro
crítico de extinción, refieren porcentajes de
germinación del 94.4% con el empleo de un medio
de cultivo compuesto por el 25% de las sales MS.
Melocactus actinacanthus, es otra especie endémica
de Villa Clara, de la cual solo quedan tres ejemplares
en condiciones de hábitat natural y durante su
propagación in vitro autores como Quiala et al. (2004)
refieren el estudio de diferentes concentraciones de
sales MS (25, 50, 75%) en el medio de cultivo de
germinación y destacan que los mayores valores
(81.4%) se obtuvieron cuando se utilizó las sales MS
al 25%.
Fase de multiplicación de los explantes
La aplicación de las técnicas de cultivo de tejidos en
la propagación de especies en peligro de extinción
cobra mayor o menor importancia en dependencia
del grado de conservación de la especie y de la
disponibilidad de material vegetal de partida, ya que no
se puede pasar por alto la posible variabilidad que puede
introducir la multiplicación sucesiva de los explantes
in vitro, es por ello que la estrategia radica en reducir al
mínimo posible el número de subcultivos in vitro.
Por otro lado, la proliferación de nuevos brotes axilares
se logra con la adición de citoquininas en el medio de
cultivo para romper la dominancia apical y estimular la
brotación de las yemas laterales. Aunque los brotes
en crecimiento son capaces de sintetizar pequeñas
cantidades de citoquininas es conocido que esta es
insuficiente para soportar el desarrollo y crecimiento in
vitro. Por tal razón más del 85% de los medios de
cultivo empleados en la micropropagación incluyen
como suplemento alguna citoquinina.
El regulador del crecimiento más utilizado para la
obtención de nuevos brotes en la familia cactáceae
es la 6-bencilaminopurina (6-BAP). Diversos autores
como Rodríguez (1995) en la propagación de
Melocactus holguinensis señalan el empleo de 4.0
mg.l-1 de este regulador del crecimiento combinado
con 0.5 mg.l-1 de ANA (ácido naftalenacético) para la
fase de multiplicación, con lo cual obtuvo un
coeficiente de 1.3-1.5 explantes.
Para la micropropagación de Opuntia myclaea y
Agave atrovirens, dos especies suculentas, el
desarrollo de yemas laterales se logra con la
eliminación de la dominancia apical y la aplicación
de 6-BAP en el medio de cultivo (Escobar et al.,
1986).
En la especie Turbinicarpus pseudopectinatus, una
cactácea mexicana en peligro de extinción, el
empleo de 2.0 mg.l-1 de Benciladenina (BA) fue
suficiente para la inducción de nuevos brotes
(Arenas et al., 2003).
Autores como Jiménez et al. (2003) destacan que
durante la propagación in vitro de Astrophytum
myriostigma otra cactácea endémica de México
en peligro de extinción, la mayor formación de
brotes por explante (7.0 a 8.0) se obtuvo en un
medio de cultivo con 2.0-3.0 mg.l-1 de BA con nulas
o bajas concentraciones de ANA.
Sotomayor et al. (2003) en la micropropagación de
Coryphantha elephantidens, que es una cactáceae
amenazada y endémica del estado de Morelos en
México, señalan que el mayor número de brotes (7.4
brotes por explante) se obtuvo cuando utilizaron 3.0
mg.l-1 de 6-BAP en el medio de cultivo a los 48 días
de cultivo.
Quiala et al. (2003) destacaron durante la propagación
in vitro de Pilosocereus robinii, una cactácea
endémica cubana en peligro de extinción, que los
mejores resultados en cuanto a multiplicación (2-2.3
brotes por explante) se obtuvieron cuando se utilizaron
2.0 mg.l-1 de 6-BAP en el medio de cultivo.
Montalvo (2004) señaló el empleo de 1.0 mg.l-1 de 6
BAP para la propagación in vitro de Pilosocereus
sp. una cactácea endémica de Santa Clara en peligro
crítico de extinción.
Enraizamiento in vitro
Los cactos cultivados in vitro enraizan fácilmente al
ser colocados en un medio de cultivo MS sin
reguladores del crecimiento. Algunos autores señalan
también el uso de auxinas como el ANA y el IBA
(ácido indolbutírico).
Según Escobar et al. (1986) lograron el enraizamiento
de explantes de Opuntia amyclaea y Agave atrovirens
sin la adición de auxinas exógenas de modo que
utilizaron para este fin un medio de cultivo simple
con el 50% de las sales MS, sin reguladores del
crecimiento.
Arenas et al. (2003) señalaron que el mejor
enraizamiento durante la microporopagación de
Turbinicarpus pseudopectinatus se logró utilizando
un medio de cultivo complementado con 0.01 mg.l-1
de ANA.
Durante la propagación in vitro de Ariocarpus bravoanus
el porcentaje de enraizamiento de tubérculos fue
197
cercano al 25%, las raíces obtenidas fueron vigorosas
y de 4-8 en cada tubérculo cuando utilizaron un medio
de cultivo MS con IBA (0-2 mg.l-1) y ANA (0-1 mg.l-1) (
Gómez et al., 2003).
Autores como Quiala et al. (2003) describieron el
empleo de un medio de cultivo MS sin reguladores del
crecimiento para el enraizamiento de los explantes de
Pilosocereus robinii.
Durante la micropropagación de Astrophytum
myriostigma, Jiménez et al. (2003) probaron tres
tratamientos para el enraizamiento de brotes
adventicios, utilizando diferentes concentraciones de
ANA y el más efectivo fue el control sin reguladores del
crecimiento donde enraizó el 100% de las plantas.
Montalvo (2004) destaca un 100% de enraizamiento
de las plantas propagadas in vitro de Pilosocerus sp.
cuando utilizó un medio de cultivo MS sin reguladores
del crecimiento.
Fase de aclimatización
Esta es una de las fases más difíciles durante el proceso
de propagación de las cactáceas ya que se requiere
de un adecuado manejo de las condiciones de riegoe
iluminación. Cuando el riego es excesivo los pequeños
cactos son afectados por pudriciones.
Los sustratos más utilizados han sido la materia
orgánica, la zeolita, el estiércol vacuno con más de
ocho meses de descomposición, fibra de coco y la
vermiculita.
Quiala et al. (2003) refieron el empleo de un sustrato
compuesto por 100% de estiércol vacuno con más de
ocho meses de descomposición para la aclimatización
de Pilosocereus robinii con lo cual se logró el 91.4%
de supervivencia de las plantas.
Por otro lado Montalvo (2004) destacó el uso de un
mezcla de 85% de materia orgánica y 15% de zeolita
para la aclimatización de Pilosocereus sp.
Las pudriciones pueden evitarse utilizando una
frecuencia de tres riegos por semanas y colocando
una pequeña capa de dos a tres centímetros de espesor
de zeolita o grava sobre la materia orgánica y sobre
esta capa se realiza la siembra, de forma tal que el
agua drene y no se mantenga alrededor de la base de
la pequeña planta.
CONSIDERACIONES GENERALES
Las técnicas de cultivo de tejidos son una herramienta
alternativa y eficaz de gran importancia para la
recuperación de diferentes especies amenazadas,
con lo que se contribuye a enfrentar los crecientes
problemas de la pérdida de la biodiversidad. Estas
técnicas pueden complementarse con otras que se
realizan en el cultivo in situ y cuya combinación
pueden ser de gran importancia para la solución de
crecientes necesidades. La aplicación sabia y
adecuada de las técnicas biotecnológicas puede evitar
o minimizar la posibilidad de la variabilidad genética
en las plantas que se obtengan mediante la
micropropagación, esto se puede lograr manipulando
adecuadamente el material vegetal, empleando
reguladores del crecimiento específicos que no sean
propensos a provocar mutagénesis, así como el uso
de los mismos en la cantidad adecuada y reducir al
mínimo posible el número de subcultivo del material
vegetal in vitro, entre otros factores.
Por otro lado se deben establecer estrategias teniendo
en cuenta la situación en que se encuentre la especie
amenazada, de modo que:
1)se realice simplemente la germinación de las
semillas in vitro y no la multiplicación del material
vegetal, en aquellos casos donde se disponga de
cierta cantidad de individuos (situación no crítica).
2) pasar a multiplicar aquellas especies de las cuales
se tengan materiales únicos o muy escasos, y al
final del ciclo cuando las plantas se hayan
desarrollado en su entorno natural realizar estudios
de variabilidad genética y como requisito común para
ambas estrategias, establecer líneas y propagar igual
cantidad de individuos de cada una de estas líneas.
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