Ciclo de vida del arroz cultivado in vitro

Introducción

En la agricultura se utilizan técnicas que permiten originar individuos sin pasar por la reproducción sexual. Las nuevas plantas se forman en este último caso a partir de estructuras morfológicas que en la naturaleza no las originan habitualmente.

Una de estas técnicas es el cultivo de tejidos.  Esta técnica consiste en aislar una porción de la planta (explante) y proporcionarle artificialmente las condiciones físicas y químicas apropiadas para que las células vegetales expresen su potencial intrínseco o inducido de totipotencialidad, es decir, generar un individuo completo a partir de una célula. La formación de una nueva planta difiere por esta vía de la que ocurre en la naturaleza. 

El cultivo in vitro de anteras de arroz consiste en la generación de una nueva planta a partir de las microsporas uninucleadas por la vía organogénesis,  es decir la formación de órganos a partir de un callo (masa de células indiferenciadas).

Se inicia con la manipulación de anteras jóvenes con la mayor parte de sus granos de polen inmaduros (microsporas) para inhibir el desarrollo gametofítico (o sea la formación del grano de polen maduro), e inducir el desarrollo esporofítico (formación de plantas); lo que se conoce como  androgénesis. En el caso del arroz, este proceso se inicia mediante la formación de un tejido no diferenciado que se denomina callo y culmina en la formación de embriones (embriogénesis) y/o plantas (organogénesis), que es la ruta más frecuente de obtención de plantas a partir de anteras.

Recolección de los explantes y cultivo de anteras 

El cultivo de anteras se inicia con la recolección de los explantes, panojas aún dentro de la vaina de la última hoja (hoja bandera). Estas vainas se cortan y se colocan dentro de bolsas negras a una temperatura de 8 ºC por 8 días. Este pretratamiento es fundamental ya que el estrés producido por el frío hace que las microsporas inmaduras no sigan la ruta gametofítica normal, sino que se induzca la esporofítica. 

Luego de los 8 días son cultivadas en un medio químicamente definido. En la primera fase del cultivo de anteras se induce la formación de microcallos por  división mitótica de las microsporas. En arroz, el estado de polen óptimo para la inducción es el de gametofito inmaduro, es decir en el estado uninucleado. 

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A los dos días de cultivo la única célula de la microspora sufre numerosas MITOSIS o divisiones celulares formando una masa multicelular o microcallo que contiene más de 100 células involucradas en el proceso y  que queda incluida en la pared de la microspora. Estos microcallos posteriormente comienzan a diferenciar tejido parenquimatoso, en el cual se diferencian meristemas. Una porción del callo se divide más activamente y forma una o varias prominencias, estas constituirán los meristemas que originaran un vástago, es decir un ápice caulinar (de tallo) que formará la parte aérea de la planta. Por continuas divisiones celulares este vástago se alarga pudiendo formarse varios simultáneamente, pero siempre lo hacen del lado libre del callo (opuesto al medio de cultivo). En esta etapa, entre la formación del callo y la diferenciación de parte aérea y raíces, se produce la duplicación de los cromosomas. Las plantas resultantes son entonces la mayoría de las veces 2n, lo que les permite formar granos más adelante, realizando la floración y maduración de manera idéntica a una planta normal. Hay de todos modos, algunos casos en que los cromosomas no se duplican y otros  en los que el resultado es plantas 3n, 4n, etc.

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En el callo, en el extremo opuesto al vástago, se diferencia el primordio de raíz, que aparece internamente incluido en la masa parenquimática del callo, esto se denomina de origen endógeno o meristemas internos. Las raíces desarrollan pelos radicales unicelulares y efímeros, son los encargados de la absorción de agua desde el medio. 

Las Monocotiledóneas se caracterizan en general por presentar un sistema radical similar a un manojo de raíces; no hay una raíz principal ya que todas son iguales en diámetro. 

En los callos cultivados in vitro, se observa este mismo esquema, las raíces nacen todas del callo, opuestas a los vástagos y sólo aparecen después de que se han diferenciado los vástagos. 

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Aclimatación

Cuando los vástagos alcanzan aproximadamente 15 cm de longitud y muestran un buen desarrollo radicular, son sacados del frasco, lavados los restos de agar de las raíces, separados en forma individual y llevados a frascos conteniendo agua de canilla, para su aclimatación a las condiciones ambientales externas. La parte aérea es reducida mediante un corte a la mitad de su área foliar para equilibrar la absorción de agua con la pérdida. Serán pasadas a tierra aquellas plantas que muestran un nuevo crecimiento de su parte aérea y se observa gutación en las primeras horas de la mañana indicando una buena conexión raíz-parte aérea.

Luego de una semana las plantas son llevadas a macetas con tierra y estas se mantienen sumergidas en agua para mantener el suelo saturado hasta floración y formación de semillas.Culmina así entonces el ciclo de vida de una planta de arroz obtenida por cultivo in vitro.

 

 

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