JUVENILIDAD Y REJUVENECIMIENTO DE PLANTAS CULTIVADAS IN VITRO

Carlos López Encinas

La edad de las plantas se expresa de dos formas: la edad ontogenética (juvenilidad/madurez) y la edad fisiológica [Olesen, Sivae Genet. 27: 173, (1.978)].
La juvenilidad es definida como la condición de una planta previa a la floración o gametogénesis. Existen una serie de parámetros fenotípicos asociados a la juvenilidad, como cambios en la capacidad de formación de raices adventicias; en la forma, área, volumen y distribución de estomas; en la longitud de los peciolos; en el volumen del meristemo apical; en la extensión de la actividad meristemática subapical y en el número de nudos por yema; en el hábito de crecimiento y longitud de los internudos; en la respuesta a los reguladores de crecimiento; en la forma del tallo, lignificación, color, producción de espinas. Además, la capacidad organogénica y la resistencia a enfermedades de las plantas juveniles pueden ser diferentes de las propias de plantas adultas [Hackett, Hort. Rev., 7:109, (1.985)].
Aunque varios de estos cambios asociados a la juvenilidad son típicos y observados normalmente en plantas producidas por cultivo de tejidos, estas vitroplantas pueden ser inducidas a florar [Scorza, Hort.Rev., 4:106, (1.982)]. Por lo tanto, las plantas producidas por cultivo de tejidos, no son verdaderamente juveniles salvo si el tejido original era juvenil, en casos extremos la madurez del tejido original se mantiene absolutamente durante el cultivo in vitro y el material de origen juvenil necesita una fase de maduración normal antes de su transición a la fase adulta.
Entre las fases juvenil y adulta existe una fase de transición no muy bien conocida y dificil de delimitar en el tiempo, ya que la maduración es un proceso "a saltos", es decir que se produce como una suma efectos individuales interrelacionados, afectando a lo largo del tiempo a distintos parámetros en en diverso grado. Esta fase de transición pues, presenta unas características cualitativas y temporales enormemente variables dependiendo de la especie.
Tambien se han observado diferencias en el tipo o vía de desarrollo morfogenético que sigue el material juvenil o adulto, por ejemplo en la hiedra el material juvenil sigue la vía organogénica y el adulto la vía embriogénica [Banks, Z. Pflanzenphysiol., 92:349, (1.979)].
La diferencia entre el efecto del rejuvenecimiento en el cultivo de tejidos y la juvenilidad fue perfectamente evidenciada por los experimentos de microinjerto realizados en aguacate [Pliego-Alfaro y Murashige, HortScience, 22:1321, (1.987)]. Aguacates juveniles enraizan perfectamente in vitro, mientras que los adultos no lo hacen, pese al efecto de rejuvenecimiento del cultivo de tejidos. El material adulto injertado sobre material juvenil, mostraba una capacidad de enraizamiento intermedia.
Aunque las bases moleculares y fisiológicas del rejuvenecimiento producido por cultivo de tejidos, no han sido estudiadas en profundidad, se ha estudiado activamente la juvenilidad, en la que claramente deben estar implicados mecanismos de expresión diferencial del genoma, habiéndose llegado incluso a aislar productos génicos especificos de plantas juveniles, aunque no ha sido posible identificarlos. Tambien se han detectado diferencias en la actividad enzimática. Asi por ejemplo, el bloqueo de la formación de antocianina, en Hedera helix adulta, es causado por ausencia de transcripción de ARNm por la dihidroquercetina reductasa, un enzima clave para la biosíntesis de antocianinas [Hackett, Eds., Proc. 5th Moët Hennessy Conf., Paris. (1.989)].
El efecto de las fitohormonas y/o de los reguladores de crecimiento sintéticos en la expresión de la juvenilidad, muestra como en general giberelinas y citoquininas suelen promover o prolongar la fase juvenil, aunque en determinados casos unas y otras sean capaces de promover floración en material juvenil o de transición [Mullins, Proc. 4th Moët Hennessy Conf., Paris. (1.988)]. El ácido abcísico (ABA) aunque es un claro antagonista de giberelinas y citoquininas, se encuentra a elevadas concentraciones en material juvenil, pese a ser un protector contra el rejuvenecimiento inducido por GA [Rogler y Hackett, Physiol. Plant., 34:148, (1.975)]. Estas incongruencias sugieren que el papel de las fitohormonas en la juvenilidad pueda deberse más a su papel como mensajero que como agente causal. Esto podría explicar porqué el GA inhibe la floración in vivo pero no in vitro, quizá el GA admita como alternativas el desarrollo floral o el desarrollo vegetativo, y en condiciones in vivo, la tendencia se incline al desarrollo vegetativo, quizá porque el efecto de sumidero nutricional de este proceso sea más fuerte que el floral, e in vitro el medio de cultivo sea capaz de suministrar nutrientes para ambos procesos o la tendencia se invierta por motivos desconocidos.
La causa del rejuvenecimiento inducido por cultivo de tejidos es desconocida, sin embargo la aplicación in vivo de hormonas habitualmente usadas in vitro para provocar proliferación y organogénesis, produce efectos similares a los observados in vitro, aunque a concentraciones superiores; otros efectos, como el incremento de longitud de los peciolos en plantas in vitro, tambien puede ser conseguido in vivo aplicando sustancias como el GA, que no se añaden al medio de cultivo in vitro normalmente [Swartz y col., J. Amer. Soc. Hort. Sci., 106:667, (1.981)]. Por otra parte, tambien se ha detectado rejuvenecimiento in vitro en plantas incubadas sin reguladores de crecimiento, esto puede explicarse por el llamado "efecto de correlación" que implica la eliminación del origen de varios inhibidores (ABA) en el proceso de aislamiento de explantos, lo que puede mejorar el vigor al cambiar el balance promotor/inhibidor en el sistema. La eliminación de ABA al medio de cultivo a sido constatada por Barthe y Boulard [J.Exp. Bot., 30:1002, (1.987)]. Por otro lado, se han observado cambios en la estructura y función de los cloroplastos in vitro, esta alteración del órgano donde se sintetiza el ABA, puede implicar una disminución de la síntesis de ABA in vitro, alterando de este modo el balance promotor/inhibidor de las plantas in vitro.
La adición de diversos reguladores de crecimiento provoca en diversas especies varios grados de alteración tanto a nivel morfológico como funcional, en los procesos vegetativo y floral, cambios que aún no están suficientemente estudiados en relación con el rejuvenecimiento in vitro. En el proceso de expresión de parámetros juveniles, tambien han sido implicados la temperatura y el medioambiente gaseoso del cultivo in vitro, así como poliaminas, que al interactuar con la síntesis de ADN y rutas de desarrollo, pueden modular fitohormonas in vivo e in vitro [Evans y Malmberg, Annu. Rev. Plant Physiol., 40:235, (1.989)], siendo capaces de estimular la floración in vitro de plantas juveniles.
Un analisis en profundidad de todos estos factores para especies concretas es necesario para que las caracteristicas de la planta micropropagada respondan ex vitro a las características deseadas.

Carlos López Encinas es Colaborador Científico de la E.E. La Mayora (CSIC)