VITRIFICACIóN DE PLANTAS CULTIVADAS IN VITRO
Carlos López Encina
Tanto plantas herbáceas como leñosas propagadas in vitro se encuentran bajo el efecto de la continuada presencia de factores culturales que originan alteraciones morfológicas y fisiológicas. La terminología utilizada para referirse a estos desarreglos anatómicos, morfológicos y fisiológicos producidos en las plantas cultivadas in vitro, a sido diversa: vitrificación, hiperhidratación, suculencia, cristalización,...). Sin embargo el término vitrificación , a pesar de ser el de uso más extendido puede considerarse incorrecto, ya que no se refiere a un proceso fisiológico sino a un conjunto de características físicas, que describen cambios en las hojas, tallo y raices que les dan una apariencia cristalina, acuosa, húmeda y translúcida. Estos desórdenes, especialmente manifiestos en las hojas, y afectan a dos de los procesos más importantes que realizan las hojas: la fotosíntesis y el intercambio gaseoso. Aunque en menor medida tallos y raices tambien resultan afectados por estas anomalías anatómicas, que en ciertos casos van a impedir el normal establecimiento de plantas micropropagadas a condiciones ex vitro.
Las causas de estas malformaciones [(Ziv, Eds., Plant Tissue Culture and its Agricultural Applications. London. (1.986); Gaspard y col., Eds., Cell and Tissue Culture in Forestry, Vol. I, Dordrecht. (1.987)] están todas ligadas a las especiales características del cultivo in vitro: factores nutricionales sobredimensionados y/o superfluos (elementos minerales, carbohidratos) y elevadas dosis de reguladores de crecimiento,, que producen un efecto subtóxico global; una baja intensidad luminosa durante la incubación; y la humedad relativa y un potencial hídrico, que según Deberg [IAPTC Newsletter 51: 2, (1987)] son el factor clave para explicar estas complejas anormalidades morfogenéticas producidas in vitro.
Los estudios realizados sobre la vitrificación, señalan que los defectos anatómicos y fisiológicos observados, son el resultado de varias alteraciones en determinadas rutas metabólicas. Así los cambios en la síntesis de proteinas, afectan a varios enzimas implicados en la fotosíntesis (Rubisco), a la síntesis de celulosa y lignina (PAL, glucano sintetasa), y a procesos asociados a la producción de etileno (peroxidasas).
Todos estos cambios en la síntesis de proteinas van pues a afectar a diferentes enzimas ligados a rutas metabólicas interconectadas. Así se han encontrado en hojas vitrificadas niveles de proteinas inferiores a los de hojas normales y se ha detectado una proteina de 30 kD exclusiva de hojas vitrificadas y otras proteinas de 30-32 kD [(Van Huystee, Annu. Rev. Plant Physiol., 38: 205, (1.987)] de tipo peroxidasa asociadas a la síntesis de lignina [(Kevers y col., Physiol. Plant. 61:69, (1.984)].
La vitrificación es la culminación por así decirlo de varias fases en las que en distinto grado se manifiestan malformaciones y alteraciones en el normal funcionamiento de las plantas afectadas. Estas plantas son incapaces de sobrevivir al estrés provocado por el transplante a condiciones ex vitro, siendo pues necesario un gradual proceso de recuperación de las características morfológico-funcionales normales, para conseguir con éxito el proceso de aclimatación.
Para superar este problema se han propuesto varios remedios, que basicamente afectan a las condiciones físicas del medio y al medioambiente del contenedor donde se efectua la incubación. Así el control de estas condiciones físico-ambientales permite controlar la humedad relativa, y la disponibilidad de agua y solutos del medio nutritivo. Como solución a la vitrificación se propone [Maene y Deberg, Acta Hort., 212:335, (1.987)] incrementar el gradiente de vapor de agua entre las hojas in vitro y la atmósfera del contenedor de cultivo durante la fase inmediatamente anterior al transplante, para mejorar de esta manera la estructura morfológica y funcional de las hojas jovenes en crecimiento activo en la zona meristemática. Las hojas desarrolladas en condiciones de baja humedad y alta irradiancia han mostrados una actividad fotosintética y metabólica normal. Puesto que la actividad fotosintética in vitro es muy escasa o nula, la adaptacion del sistema foliar de estas plantas hacia una fotosíntesis activa es uno de los objetivos fundamentales. Para conseguirlo se han propuesto actuaciones concretas con la eliminación de las fuentes exógenas de carbono, la defoliación mecánica de las plantas, la inducción de órganos de reserva [Ziv y Lilien-Kipnis, Eds., Handbook of Plant Cell Cultures Vol.5, New York. (1.990)], el uso de retardantes del crecimiento para inhibir el crecimiento foliar y mejorar la tasa de proliferación y crecimiento en ápices y yemas [(Ziv, Plant Cell Tissue Organ Culture 17:101, ( 1.989)], el enriquecimiento en CO2 bajo condiciones de alta intensidad lumínica [(Kozai y col., Eds., Plant Micropropagation in Horticultural Industries. Liege. (1.987)], al objeto de estimular la fotoautotrofía de las plántulas, quizá al actuar el CO2 como antagonista del etileno, estabilizándose por ello la actividad metabólica implicada en los procesos de lignificación [(Gaspard y col., Eds. Cell and Tissue Culture in Forestry. Dordrecht (1.987).
Dentro de la complejidad del problema de la vitrificación todas las soluciones indicadas y algunas aún en experimentación aportan mejoras y ventajas, que en resumen permiten que las plantas micropropagadas lleguen en las mejores condiciones morfológicas, fisiológicas y funcionales posibles a la fase de aclimatación y transplante a condiciones ex vitro y que la tasa supervivencia final valide el proceso de micropropagación.
Carlos López Encina es Colaborador Científico en la
E.E. La Mayora (CSIC)