Fuentes de variabilidad genética en la producción de uva vinícola

POR CYNTHIA CALVA QUIÑONES

El desarrollo de variedades vegetales mejoradas de uva para la vinicultura requiere una variabilidad genética, natural o inducida que en algunos casos no se encuentra disponible para los fitomejoradores. Aunque las mutaciones espontáneas han sido de gran utilidad en la mejora vegetal durante décadas, su presencia suele ser extremadamente baja, lo que limita su uso en la mejora vegetal.

El propósito de la mutagénesis inducida es incrementar la frecuencia de las mutaciones con el objetivo de aumentar la variabilidad genética y proveer a los fitomejoradores de las variantes apropiadas para la mejora vegetal. En este apartado desarrollaremos algunos aspectos de la variabilidad genética de la vid y la importancia de la mutagénesis in vitro en el incremento de dicha variabilidad. Los recursos genéticos de la vid están limitados a algunos miles de genotipos en centros de conservación de germoplasma o en pequeñas poblaciones

silvestres dispersas y amenazadas. Desde la segunda mitad del siglo XIX ha habido una drástica reducción de la diversidad genética de la vid debido principalmente a la aparición de plagas y enfermedades y a la reducción de los hábitats naturales por causa de la expansión de la población y la actividad humana. La vid como sistema genético es muy complejo debido a su largo ciclo vital y su elevada heterocigosidad, así que tras la secuenciación de los primeros genomas de la vid hubo un rápido incremento en las investigaciones relacionadas con la genómica y la variabilidad genética en esta especie. El desarrollo de marcadores genéticos para diferentes aplicaciones tales como la identificación de cultivares, la construcción de mapas genéticos o la selección asistida por marcadores moleculares ha venido cobrando importancia en los estudios de genética en la vid. Debido al método de propagación vegetativa de la vid aplicado durante siglos, la variación somática ha sido la base de la mejora genética. Los viticultores han ido seleccionando aquellas plantas con las mejores características como fuentes de yemas para su propagación. De este modo las variantes somáticas han sido seleccionadas para la mejora cualitativa del color y el aroma, entre otros caracteres.

Las variantes somáticas también aportan información acerca de la función de los genes tanto a nivel molecular como morfológico. Una de las

fuentes de variación somaclonal más importantes en la vid son las mutaciones que causan cambios en la secuencia de ADN y entre ellas las tipo SNP (Single Nucleotide Polymorphism) son de las más abundantes. Millones de posibles SNPs han sido detectados entre los dos genomas secuenciados basados en el cultivar Pinot Noir y unos cuantos cientos de ellos ya han sido mapeados. El fenotipo enano de plantas regeneradas de la variedad Pinot Meunier está asociado con una mutación puntual en el dominio DELLA en uno de los alelos del gen VvGAI1 relacionado con la respuesta a giberelinas. Las transposiciones también son otro tipo de mutaciones que tienen un gran efecto en la estructura del genoma y la función de los genes, y es posible que sean una importante contribución a la plasticidad genómica de la vid.

PROPAGACIÓN DE CLONES DE VID IN VITRO

La embriogénesis somática es un proceso análogo a la embriogénesis cigótica, mediante el cual se desarrollan in vitro embriones a partir de células que no están relacionadas con la reproducción sexual de la planta. Por lo general, los embriones somáticos se desarrollan a partir de una célula, o de un grupo pequeño de células vegetativas, que cambian su patrón de expresión para diferenciarse en estructuras muy parecidas a los embriones cigóticos y que siguen el mismo patrón de desarrollo embrionario que estos últimos. Este proceso se emplea como un sistema modelo para diferentes estudios de genética, fisiología, biología molecular, entre otros, o para entender los mecanismos de embriogénesis tanto somática como cigótica así como la totipotencia de las células vegetales. Desde el punto de vista de la producción vegetal, la embriogénesis somática es una técnica de cultivo in vitro que permite la propagación clonal de plantas a gran escala en un espacio reducido.

Los embriones somáticos se pueden desarrollar de manera directa a partir de las células somáticas de los explantos o de forma indirecta a partir de callos derivados de los explantos. Si los embriones somáticos se desarrollan a partir del explanto primario a este tipo de embriogénesis se le denomina embriogénesis primaria, si

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lo hacen a partir de otros embriones somáticos entonces se le denomina embriogénesis secundaria.

Los primeros estudios sobre embriogénesis somática en la vid se llevaron a cabo en el cultivar Cabernet-Sauvignon empleando como explantos óvulos no fecundados. A partir de entonces se han publicado numerosos trabajos de obtención de embriones somáticos de vid empleando como material de partida tanto tejidos somáticos de estructuras reproductivas como órganos vegetativos y embriones cigóticos. Esta técnica de cultivo in vitro es una herramienta de gran potencial para la mejora genética de la vid. Ha sido empleada para la conservación de germoplasma, la obtención de plantas libre de virus, la transformación genética, la mutagénesis in vitro y la obtención de poliploides entre otros fines. Aunque en otras especies puede ser una técnica sencilla y reproducible, en la vid no puede definirse como un proceso biotecnológico bien establecido debido a la complejidad de factores que interactúan, y que van desde el genotipo y el tipo de explanto de partida, hasta la optimización de las distintas fases del proceso, por lo que cada cultivar requiere de un protocolo específico.

DOMESTICACIÓN, CULTIVO Y DATOS SOBRE EL ORIGEN DE LA VID

La vid, Vitis vinifera L., en su forma cultivada, subsp. vinifera o sativa, es una liana caducifolia de la familia Vitaceae que puede crecer hasta más de 35 metros de alto. El tronco es retorcido y tortuoso, con la corteza gruesa y áspera. Las ramas jóvenes son flexibles y presentan engrosamientos en la región de los nudos. Las hojas pueden ser muy variables, pero en general son pecioladas, de 5 - 15 cm y palmeadas con 5 lóbulos de márgenes irregularmente dentados. Los zarcillos son ramificados y opositifolios. Las inflorescencias son también opositifolias y de tipo panícula, están compuestas por flores pequeñas, actinomorfas, hermafroditas y pentámeras. El cáliz está compuesto por 5 sépalos poco desarrollados. La corola es de color verdoso y se compone de

5 pétalos de unos 5 mm soldados en el extremo y dehiscentes por la base. El androceo está formado por 5 estambres que alternan con los sépalos y se insertan bajo el margen del disco nectarífero pentalobulado. El ovario es súpero, bilocular y está rodeado en la base por el disco glandular. El estilo es muy corto y el estigma tiene forma discoidal. La baya tiene una forma variable que va desde globosa hasta elipsoidal, de coloración negra, rojiza, amarillenta o verdosa, con un tamaño de 6 - 22 mm y que puede contener hasta 4 semillas.

En las regiones templadas el crecimiento y la floración son controlados por la temperatura y los ciclos de reproducción ocurren durante la primavera, el verano y a comienzos del otoño. Luego el crecimiento se detiene en otoño y en invierno y las plantas pierden el follaje y permanecen en dormición. Pero en el trópico la vid permanece siempre verde y no pierde su follaje, lo que permite dar 2 o 3 cosechas al año, dependiendo de la variedad y la zona. Los datos disponibles indican que la vid euroasiática se originó hace aproximadamente 65 millones de años. Hoy en día coexisten en Eurasia y el norte de África tanto la forma cultivada como la silvestre V. vinifera subsp. silvestris (o sylvestris), que se diferencian fundamentalmente por su morfología. La forma domesticada comprende un grupo de más de mil genotipos, sin embargo la industria vitícola está dominada por unas pocas especies que se cultivan en zonas tropicales y subtropicales de casi todo el mundo. La forma silvestre se considera rara y puede que sea el ancestro común de todas las variedades modernas de la forma domesticada.

La domesticación de la vid parece estar ligada al descubrimiento del vino, pero no está claro qué ocurrió primero. La mayoría de las diferencias morfológicas que existen entre las variedades cultivadas y la forma silvestre de la vid se originaron durante la domesticación de esta. Estas diferencias incluyen cambios drásticos en la biología de la especie para mejorar la calidad de los frutos, conseguir mejores rendimientos y regularizar la producción. En este sentido, los cambios de tamaño de las bayas y los racimos, así como el contenido de azúcar y la transición a plantas con flores hermafroditas (la vid originalmente era dioica), fueron cruciales. Las teorías más aceptadas sugieren que la domesticación de la vid ha ocurrido en la región transcaucásica, donde se encuentra su mayor diversidad genética y existen antiguas evidencias arqueológicas, que incluyen semillas de vid y artefactos de la “viticultura”.

En la actualidad, la vid se cultiva en las regiones cálidas y templadas de casi todo el mundo y es uno de los cultivos frutícolas más importantes debido al uso tan diversificado que se les da a sus bayas. Dentro de los principales países viticultores destacan España, Italia, Francia, Estados Unidos, Chile, Argentina, Brasil o Grecia entre otros.