Cultivo de tejidos vegetales para niños

El cultivo de tejidos vegetales es un conjunto de técnicas especiales que permiten cultivar una pequeña parte de una planta, como células, tejidos u órganos, en un laboratorio. Esta parte, llamada explanto, se coloca en un medio artificial con nutrientes y se mantiene en condiciones controladas. De esta manera, se puede obtener una planta completa que es idéntica a la planta original. A veces, estas plantas pueden ser modificadas para crear nuevas variedades.

Estas técnicas son muy útiles en la agricultura y la investigación. Por ejemplo, se usan para multiplicar plantas rápidamente (micropropagación), eliminar virus y enfermedades de las plantas, o para estudiar cómo crecen y se desarrollan. También son importantes en la ingeniería genética de plantas.

Cultivo de Tejidos Vegetales: ¿Qué es y Para Qué Sirve?

El cultivo de tejidos vegetales es una herramienta de la biotecnología vegetal que nos permite trabajar con plantas a un nivel muy pequeño, como si fueran mini-plantas en un frasco.

¿Cómo se Inicia el Cultivo de Tejidos?

El proceso comienza con mucho cuidado y limpieza. Se toma un trozo muy pequeño de la planta, generalmente de una parte que está creciendo activamente (como los meristemos), y se coloca en un recipiente estéril. Es fundamental que no entren microorganismos (como bacterias u hongos), porque crecerían muy rápido y dañarían los tejidos de la planta.

Las células de este pequeño trozo pueden crecer de diferentes maneras. A veces, forman una masa desorganizada llamada callo. Otras veces, pueden formar estructuras reconocibles como tallos, raíces o bulbos. Todo esto ocurre dentro de un recipiente de vidrio o plástico que protege a los tejidos del exterior.

¿Qué Necesitan las Plantas para Crecer en el Laboratorio?

Para que los tejidos vegetales crezcan bien en el laboratorio, necesitan varias cosas:

• Soporte: A veces se colocan sobre un gel especial hecho con agar, o en un medio líquido.
• Nutrientes: Necesitan minerales esenciales, vitaminas, azúcares (como fuente de energía) y una mezcla de hormonas vegetales que controlan su crecimiento.
• Luz: Generalmente, requieren poca luz, mucho menos que la luz solar. Esto se debe a que la energía la obtienen de los azúcares que se les añaden, no tanto de la fotosíntesis.

Si los tejidos crecen lentamente, se puede mejorar el medio de cultivo o usar variedades de plantas que crezcan más rápido y sean más resistentes.

Sistemas Especiales para Cultivar Células Vegetales

Existen diferentes formas de cultivar las células y tejidos de las plantas. Uno de los sistemas más comunes es el cultivo en suspensión.

¿Qué son las Suspensiones Celulares?

Las suspensiones celulares son como un "caldo" donde las células de la planta flotan libremente o en pequeños grupos dentro de un medio líquido que se mantiene en movimiento. Esto permite que las células se mantengan y se multipliquen continuamente.

Medios de Cultivo: La Comida de las Plantas

Los medios de cultivo son las "recetas" que contienen todos los nutrientes que las células vegetales necesitan para crecer. Dos de los medios más conocidos son el medio MS (desarrollado por Murashige y Skoog en 1962) y el medio B-5 de Gamborg (1968). Estos medios son muy similares en su composición.

A veces, el medio ideal para iniciar el crecimiento de un callo no es el mismo que para mantener una suspensión de células. La cantidad de ciertas auxinas y citocininas (tipos de hormonas vegetales) puede variar. También se pueden añadir otros suplementos orgánicos como aminoácidos o extracto de levadura.

Las suspensiones celulares se inician colocando trozos de callo en un medio líquido dentro de frascos especiales (como matraces Erlenmeyer) que se agitan constantemente. Se mantienen a una temperatura de unos 25°C y con luz continua.

¿Para Qué se Usa el Cultivo de Tejidos Vegetales?

El cultivo de tejidos vegetales es una herramienta clave en muchas áreas de la investigación y la producción de plantas. Aquí te mostramos algunos de sus usos más importantes:

• Estudiar cómo se desarrollan y nutren las plantas.
• Crear nuevas variedades de plantas con características mejoradas.
• Aislar protoplastos (células sin pared celular) para fusión celular o ingeniería genética.
• Producir plantas con la mitad de cromosomas (haploides) para mejorar la creación de nuevas variedades.
• Rescatar embriones de cruces entre diferentes especies o géneros de plantas.
• Realizar ingeniería genética para modificar plantas y darles nuevas propiedades.
• Multiplicar plantas rápidamente (micropropagación), creando muchos clones idénticos.
• Obtener embriones a partir de células vegetales (embriogénesis somática).
• Eliminar virus y enfermedades de las plantas cultivando sus meristemos.
• Producir sustancias químicas útiles de las plantas (fitoquímicos).

La Base Biológica: ¿Por Qué es Posible?

La capacidad de las plantas para regenerarse a partir de un pequeño trozo se debe a una propiedad de sus células llamada totipotencialidad celular. Esto significa que, en general, una célula vegetal tiene la capacidad de crecer y formar una planta completa, sin necesidad de que se unan células gametos (reproducción sexual).

Esta capacidad es más fuerte en las células meristemáticas, que son células jóvenes y activas que se encuentran en diferentes partes de la planta. Aunque una célula ya esté especializada (como una célula de la hoja), puede recuperar su capacidad de formar nuevos tejidos si se le dan las condiciones adecuadas en el cultivo.

Para que una planta se regenere, las células deben primero "desespecializarse" y luego "reespecializarse" para formar nuevas estructuras. Esto es similar a lo que ocurre cuando una rama cortada echa raíces o cuando una planta forma nuevas yemas.

Uno de los factores más importantes para lograr el crecimiento deseado es la composición del medio de cultivo. Las hormonas vegetales, o compuestos que imitan su acción (llamados reguladores del crecimiento), son clave para controlar cómo se desarrollan los tejidos en el laboratorio.

Un Poco de Historia del Cultivo de Tejidos

La idea de que todas las células vegetales tienen la capacidad de regenerar una planta completa (totipotencialidad celular) fue propuesta por Gottlieb Haberlandt en 1902. Sin embargo, él no pudo demostrarlo porque no conocía los reguladores del crecimiento que son necesarios.

Más tarde, en 1934, Philip White logró mantener el crecimiento de raíces de tomate de forma ilimitada en medios líquidos. Con el tiempo, se descubrieron hormonas como el ácido indolacético (AIA), que permitieron mantener el crecimiento de callos de zanahoria y tabaco en el laboratorio.

En 1948, Folke Skoog y Cheng Tsui demostraron que el crecimiento de brotes y raíces en el tabaco estaba controlado por el equilibrio de diferentes hormonas, como las auxinas y las citocininas.

Pasos del Proceso de Cultivo de Tejidos

El cultivo de tejidos vegetales es un proceso con varias etapas, desde que se toma el trozo de planta hasta que se obtiene una planta completa.

Preparación y Establecimiento

Primero, se elige la planta y el tejido que se va a usar. Es muy importante que la planta madre esté sana y libre de enfermedades. Luego, el trozo de planta (explanto) se desinfecta cuidadosamente, generalmente con hipoclorito de sodio, para eliminar cualquier microorganismo de la superficie. Después, se coloca en el medio de cultivo artificial para que empiece a crecer y formar tallos, brotes, raíces o embriones.

Multiplicación y Enraizamiento

Una vez que el explanto se ha establecido, la siguiente etapa es la multiplicación. Aquí se busca generar una gran cantidad de tejido vegetal para obtener muchas plantas.

Después, viene el enraizamiento, que es cuando se forman las raíces. Esto puede hacerse en el laboratorio (in vitro) o fuera de él (ex vitro).

• Enraizamiento in vitro: Los brotes se transfieren a un medio sin reguladores de crecimiento o solo con auxinas, en condiciones estériles.
• Enraizamiento ex vitro: Los brotes se sumergen en una solución concentrada de auxinas y se colocan en un sustrato limpio (como turba o perlita). Para esto, los brotes deben ser fuertes y tener hojas bien desarrolladas, ya que necesitan hacer fotosíntesis para obtener energía.

Aclimatación o Rusticación

La última etapa es la rusticación, también llamada aclimatación. Es el proceso de acostumbrar a las pequeñas plantas que crecieron en el laboratorio a las condiciones del ambiente exterior, como el suelo o un sustrato inerte. Esto es crucial para que puedan sobrevivir y crecer fuera del frasco.

El enraizamiento ex vitro es ventajoso porque permite que el enraizamiento y la aclimatación ocurran al mismo tiempo, y ayuda a que la planta tenga una buena conexión entre el tallo y la raíz.

¿Cómo Crecen las Plantas en el Laboratorio?

En el cultivo de tejidos, las células de la planta pueden regenerar embriones, brotes, raíces o flores. Los dos procesos más comunes son la embriogénesis somática y la organogénesis.

Embriogénesis Somática y Organogénesis

• Embriogénesis somática: Es cuando se forma una estructura parecida a un embrión, pero sin que haya habido fertilización de células sexuales.
• Organogénesis: Es cuando se forman órganos específicos como tallos, raíces o flores.

Estos procesos de regeneración tienen varias fases: 1. Adquisición de la competencia: Las células se "desespecializan" para poder responder al estímulo de crecimiento. 2. Fase de inducción: Las células son sensibles a las hormonas y reguladores de crecimiento en el medio, y esto determina qué órgano se va a formar. 3. Fase de realización: Las células se dividen y forman el órgano deseado.

A veces, si se usan explantos más grandes y las condiciones son adecuadas, los órganos pueden formarse directamente, sin pasar por la etapa de callo. Esto se llama organogénesis directa (si son brotes, raíces o flores) o embriogénesis directa (si son embriones). Si las células crecen de forma desordenada, se forma un callo, y la formación de órganos a partir de este callo se llama morfogénesis indirecta.

Galería de imágenes

• 

  Cultivo de tejidos in vitro de plantas de patata.

Véase también

En inglés: Plant tissue culture Facts for Kids