Micropropagación: Al rescate de plantas en riesgo de extinción

Escrito por Alejandra Hernández García y Hebert Jair Barrales Cureño

Un gran número de plantas están en peligro de extinción o se consideran en alguna categoría de riesgo. Cuando esto ocurre, son numeradas y marcadas a nivel mundial por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (UICN) y por la Convención sobre el Comercio Internacional de Especies Amenazadas de Fauna y Flora Silvestres (CITES), o en nuestro país, por la Norma Oficial Mexicana (NOM-ECOL-059-2010).

 

¿Por qué están al borde de la extinción?

Son diferentes los factores que han llevado a miles de plantas a estar en esta situación amenazante, pero principalmente el cambio climático y las actividades humanas son responsables de la extinción de cierto número de especies cada año. Las extensas sequías o graves inundaciones, las altas o bajas temperaturas, los incendios naturales y provocados, el cambio de uso de suelo por la ampliación de las grandes ciudades y de la frontera agrícola, y la sobreexplotación por la recolecta sin medida de su hábitat, provocan que muchas especies vegetales estén al borde de la extinción. Es importante mencionar que diversas plantas presentan problemas de reproducción, con una baja o nula producción de semillas viables, debido a la falta de polinizadores específicos o a la presión ejercida en sus poblaciones, lo que aumenta el riesgo de desaparecer. Las plantas que mayormente enfrentan la extinción son las especies forestales, las cactáceas, las orquídeas, los helechos, las cícadas y algunas de valor medicinal y agroalimentario.

Se han reportado 571 especies de plantas extintas en los últimos 250 años y los investigadores consideran que la desaparición aumenta cada año a una velocidad muy alta, 500 veces más desde que el humano interviene en los ecosistemas. La Lista Roja de la UICN enlista cada año las plantas que se extinguen en nuestro planeta, algunos ejemplos de las que se extinguieron en su hábitat natural a causa del cambio climático son el olivo de Santa Helena (Nesiota elliptica) de la Isla de Santa Helena en el Atlántico Sur, el akaúve o toromino (Sophora toromiro) de la Isla de Pascua, el sándalo de Juan Fernández (Santalum fernandezianum) de Chile, el árbol de Franklin (Franklinia alatamaha) de Georgia en Estados Unidos de América y el tomatillo de Tenerife (Normania nava) de la Isla de Tenerife en España, por mencionar algunas. En México, la orquídea Laelia gouldiana, la «flor de chocolate» (Cosmos atrosanguineus), Deppea splendens, Agave lurida y el Falso Maguey Grande, aunque están extintas en estado silvestre, se conservan poblaciones o individuos bajo condiciones ex situ.

Si bien existen estrategias para su conservación como los parques nacionales y las áreas naturales protegidas (conservación in situ), los jardines botánicos y los bancos nacionales e internacionales de semillas (conservación ex situ), existe la necesidad de tener otras alternativas que aseguren la permanencia de especies o rescatarlas de la extinción, sobre todo de aquellas con problemas de reproducción, tanto sexual como asexual, para asegurar el aumento del número de individuos de una población.

Fotografía: A. Hernández-García.

Propagación y conservación por medios biotecnológicos

La biotecnología vegetal ofrece la técnica de cultivos in vitro de tejidos y órganos vegetales, como una alternativa para la propagación masiva y conservación de especies vegetales que están al borde de la extinción. Esta herramienta biotecnológica se aplica desde hace 60 años en todo el mundo y se basa en el cultivo de segmentos de plantas (hojas, tallos y raíces) en condiciones asépticas in vitro, utilizando frascos de cultivo con medios nutritivos y reguladores de crecimiento (auxinas y citocininas), óptimos para la regeneración y multiplicación de propágulos (brotes adventicios y embriones somáticos) que se cultivan bajo condiciones controladas de luz y temperatura.

La micropropagación se considera un éxito de la biotecnología vegetal moderna, con la que se han desarrollado diversos protocolos de establecimiento, regeneración y multiplicación de una gran cantidad de especies vegetales, aunque muchas de ellas de interés agrícola (ver Saber Más (2)10:21-24). Con el establecimiento in vitro de semillas, de embriones cigóticos y de tejidos vegetativos, desde células hasta plantas, se han desarrollado diferentes métodos de conservación in vitro como una alternativa para la preservación de germoplasma de especies raras o que se encuentran en peligro de extinción, pero principalmente de aquellas que no pueden conservarse con los métodos tradicionales. Es una técnica que se aplica para la conservación de germoplasma vegetal en periodos cortos (cuartos de crecimiento), mediano plazo (cámaras de refrigeración) y hasta largo plazo bajo temperaturas ultra bajas (-196 °C, nitrógeno líquido) (ver Saber Más (6)35:24-31).

 Sistema de micropropagación de sequoia (Sequoia sempervirens). Ilustración de A. Hernández-García.

La micropropagación como estrategia para la conservación de plantas

La micropropagación se basa en la totipotencialidad celular, es decir, cuando una célula vegetal tiene la capacidad de dividirse y diferenciarse para generar tejidos y órganos (brotes, raíces, embriones somáticos), hasta la formación de una planta nueva. Con el cultivo de células (callos) y fragmentos de un tejido u órgano vegetal (explantes) en un medio nutritivo con una óptima concentración y combinación de auxinas y citocininas, así como bajo condiciones controladas de cultivo de luz y temperatura, se logra la regeneración de plántulas idénticas a la fuente de los explantes con la producción masiva de clones (clonación). El proceso de micropropagación puede llevar desde tres meses hasta un año, todo depende de la respuesta regenerativa de la especie. Plantas como tabaco, jitomate, zanahoria, fresa y violetas, se propagan rápidamente; sin embargo, la micropropagación de especies leñosas como algunos pinos y frutales, suelen ser procesos más largos. La micropropagación consta de cinco pasos: 1) Establecimiento in vitro; 2) Obtención del medio y condiciones óptimas de regeneración; 3) Propagación exponencial o multiplicación masiva; 4) Enraizado y formación plántulas; y 5) Trasplante y aclimatación.

Una vez que se establecen los pasos del proceso de micropropagación, es posible conseguir la propagación de cientos de miles de plantas sin necesidad de disponer de semillas o de la planta fuente, ya que los cultivos in vitro se mantienen como banco de germoplasma. Es por ello, que a partir de un segmento de una planta, esta puede ser propagada en forma masiva, y si está en peligro de desaparecer, ¡salvarla de la extinción!

Aunque las plantas micropropagadas no presentan variación genética entre ellas, este es un medio alternativo para la conservación de germoplasma in vitro o para el resguardo de plantas en invernaderos o en áreas bajo protección.

 

La micropropagación al rescate de la extinción

Aunque se han establecido miles de protocolos para obtener cultivos in vitro de plantas, son apenas unos cientos los que se utilizan para la micropropagación de plantas en peligro de extinción, ya que existe un mayor interés en especies de valor agroalimentario que en especies silvestres en riesgo. Dentro de los jardines botánicos, institutos y centros de conservación de recursos fitogenéticos de todo el mundo, destacan el Jardín Botánico Real de Kew, Reino Unido (The Royal Botanic Gardens, Kew); el Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), en Costa Rica; el Instituto Internacional de Agricultura Tropical (IITA), en Nigeria; La Oficina Nacional de Recursos Fitogenéticos (NBPGR), en India; el Instituto de Investigaciones de Cultivo de Tejidos, en Vancouver, Canadá; el Criobanco del Timiryazev del Instituto de Fisiología Vegetal, en Moscú, Rusia; el Centro Nacional para Conservación de Recursos Genéticos y Colecciones Clonales de Germoplasma, en Colorado, Estados Unidos de América; y el Jardín Botánico Kings Park, en Perth, Australia.

En el Jardín Botánico Real de Kew se micropropagan plantas de más de tres mil taxones procedentes de todo el mundo, la mayoría de los cuales son plantas amenazadas. El Jardín Botánico de Kings Park conserva y propaga in vitro más de 200 especies que representan 33 familias de plantas australianas, la mayoría consideradas en riesgo de extinción. Otros grupos de investigación utilizan con éxito la micropropagación para la conservación y rescate de plantas nativas como el de la Universidad de Abertay (Reino Unido), el del Zoológico y Jardín Botánico de Cincinnati (Ohio, Estados Unidos de América) y el del Instituto de Investigación y Jardín Botánico Tropical de Kerala (India). En España, se han desarrollado las técnicas in vitro para la propagación y conservación de especies amenazadas, como las de la flora valenciana (Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Moncada, Valencia), de la flora de Andalucía (Jardín Botánico de Córdoba), y de otras especies ibéricas (Universidad Politécnica de Madrid). La gran mayoría de estas plantas rescatadas de la extinción, utilizando esta metodología, son especies forestales, mayormente coníferas, medicinales, orquídeas, cactáceas y cícadas. Las especies de orquídeas como Cypripedium calceolus y Dactylorhiza incarnata subsp. Ochroleuca, son ejemplos de plantas rescatadas de la extinción en los laboratorios de micropropagación del Jardín Botánico Real de Kew, dentro de unos tres mil taxones.

¿En México, qué hacemos al respecto?

En México desde hace 50 años, diversos laboratorios de investigación de universidades públicas y centros de investigación, dedican sus estudios para el establecimiento de métodos de micropropagación de plantas en alguna categoría de riesgo de extinción y se han establecido cultivos in vitro de especies vegetales amenazadas. Dentro de estas especies, cuyo estatus es de protección especial, amenazada y en peligro de extinción, tenemos principalmente a las orquídeas del género Prosthechea, Encyclia, Laelia y Oncidium, a especies de cactáceas como las del género Mammillaria (M. geminispina, M. magnimamm, M. marcosii, M. mercadensi y M. petterssonii), crasuláceas como Echeveria purhepecha, agávaceas como Agave victoria-reginae, especies de zamiáceas del género Zamia, y árboles como Dalbergia congestiflora (campincerán), cirimo (Tilia mexicana) y diversas especies de pinos (Pinus maximartinezii, P. radiata, P. ayacahuite, entre otros).

En 2012 se inauguró el Centro Nacional de Recursos Genéticos de la SAGARPA (CNRG), situado en Tepatitlán de Morelos, Jalisco, con el objetivo de conservar los recursos genéticos de importancia agroalimentaria, económica, ambiental y cultural de México, y se encuentra conformado por un conjunto de laboratorios de recursos genéticos para la conservación de muestras acuáticas, agrícolas, forestales, microbianas y pecuarias. Cuenta con un jardín botánico e invernaderos de producción con el potencial de albergar miles de especies de plantas. Asimismo, la infraestructura tiene una biofábrica para reproducir plantas y se desarrollan protocolos de conservación a mediano y largo plazo, principalmente de germoplasma forestal (Pseudotsuga menziesii, Pinus chiapensis, P. patula, Acacia y Prosopis), aunque también se cuenta con materiales de diversas especies como agaves, nopal, piña, nochebuena, cempoaxóchitl, dalia, caña de azúcar, orquídeas como la vainilla y cactáceas.

 

«La propagación y la conservación in vitro son la vía alterna que la biotecnología actual ofrece para el rescate y la conservación de las especies vegetales endémicas y/o en peligro de extinción»

 

 

 

Para Saber Más: 

Bacchetta G., Bueno Sánchez A., Fenu G., Jiménez-Alfaro B., Mattana E., Piotto B. y Virevaire M. (2008). Conservación ex situ de plantas silvestres. Principado de Asturias / La Caixa. 378 pp. Capítulo 7. «Conservación in vitro y criopreservación», pp. 229-256. http://www.ahim.org/docs/Conservacion_ex-situ_0.pdf

 

Pedraza-Santos M.E. (2017). «La propagación masiva de orquídeas (Orchidaceae); Una alternativa de conservación de especies silvestres». Agroproductividad, 10(6):31-36.

https://core.ac.uk/download/pdf/249320807.pdf

 

Quiala E., Montalvo G. y Matos J. (2004). «Empleo de la Biotecnología vegetal para la propagación de cactáceas amenazadas». Biotecnología Vegetal, 4(4):195-199.

https://core.ac.uk/download/pdf/228606451.pdf

 

Santos-Díaz M.S.C. (2020). «Impacto de la biotecnología en la conservación de especies vegetales». Universitarios Potosinos, 250:12-20. http://www.uaslp.mx/Comunicacion-Social/Documents/Divulgacion/Revista/Diecisiete/250/250-03.pdf

 

Alejandra Hernández García. Técnico Titular del Laboratorio de Biotecnología Vegetal en el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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Hebert Jair Barrales Cureño. Investigador Postdoctorante en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal en el Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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