Cultivo in vitro

DESCUBRE CÓMO CON EL CULTIVO IN VITRO SE PUEDEN INDUCIR RAÍCES EN CUALQUIER PARTE DE UNA PLANTA

Mr. Sandman Artículo esponsorizado por Buddha Seeds

El cultivo in vitro, el Cannabis y la producción de raíces

Con el cultivo in vitro se pueden estudiar fenómenos muy curiosos. Uno de ellos es la inducción radicular. Al exponer diferentes partes de una planta a un medio de cultivo con auxinas o con una mayor proporción de auxinas que de citoquininas, se puede conseguir que estos órganos modifiquen su crecimiento y produzcan raíces. Es un claro ejemplo de la importancia que tienen las hormonas en el crecimiento y desarrollo vegetal.

En el último artículo se vio la capacidad que tienen las células vegetales para cambiar su forma y su función y transformarse en células madre o, como se conocen en fisiologíal vegetal, células totipotentes. Cuando a una parte de un tejido de la planta conservada in vitro se le añaden las hormonas auxina y citoquinina, se obtienen callos capaces de formar un órgano nuevo. Para conseguirlo es muy importante añadir ambas hormonas en la misma proporción. Hay que recordar que las hormonas realizan muchas funciones en las plantas, dependiendo de su concentración y del tejido en el que esté. En este artículo vamos a estudiar qué pasa cuando cambiamos el equilibrio hormonal, es decir, cuando añadimos auxinas y citoquininas pero modificando su proporción. Será otro factor a tener en cuenta en el desarrollo vegetal. Ya se ha comentado alguna vez en esta serie de artículos dedicados al cultivo in vitro que las plantas, pese a que no tienen movilidad, pueden interpretar muy bien el ambiente en el que están y responder de la manera más adecuada en cada momento. Esta gran adaptabilidad viene determinada, en gran medida, por las fitohormonas y todas las interacciones que se establecen entre ellas. La mejor forma de explicarlo es mediante algún ejemplo.

Exceptuando los nudos, seleccionamos todas las partes de la planta para el cultivo in vitro.

Fenómenos naturales

Hay que recordar que las auxinas se encargan de hacer crecer a las células en una dirección determinada (elongación) y que se producen en el ápice central de las plantas, para ir bajando hasta las raíces, estableciendo un gradiente de concentración. Las citoquininas no producen el crecimiento celular, sino que provocan que las células se dividan y se especialicen para formar nuevos órganos, como las hojas o las flores. Al contrario que las auxinas, las citoquininas se sintetizan mayoritariamente en las raíces, pero las podemos encontrar en cualquier órgano de la planta, como en los tallos o en las hojas.

Conociendo esto, es fácil explicar por qué la rama central de la mayoría de las plantas crece más rápido que las ramas laterales. Cuando germina una planta empieza a producir auxinas en la yema central y, por lo tanto, sus células se van alargando. Como el tallo es tan pequeño, la concentración de hormona es muy alta y esto impide o inhibe el crecimiento de las nuevas yemas laterales que se van formando (inhibe la función de las citoquininas). A medida que la planta va creciendo y alargándose hacia la luz, la concentración de auxinas será alta en la parte superior pero irá descendiendo a lo largo del tallo, lo que permite ver el

efecto de las citoquininas. Las citoquininas se producen en todos los ápices de las ramas laterales y esto provoca que las células presentes comiencen a dividirse, formando los nuevos tallos con sus respectivas hojas. Conforme empiezan

a crecer los nuevos ápices laterales, de nuevo se vuelve a producir auxina en ellos y se iniciará de nuevo el ciclo. La diferente concentración de auxina y citoquinina en cada una de las partes de una planta será la responsable del crecimiento particular que tienen los vegetales, determinando su forma y su frondosidad.

Por esta razón, para favorecer el crecimiento de las ramas laterales se eliminan los ápices centrales. Con esta acción anulamos la producción de auxinas y dejamos que las citoquininas actúen en todos los meristemos, activando la división celular y la formación de nuevos órganos.

Otra función de las auxinas es la producción de raíces, ya que viaja de las partes más altas a las más bajas, hasta llegar a la base, donde tienen otra función diferente: la síntesis y elongación del sistema radicular. La aplicación práctica del mecanismo de acción de las auxinas es la producción de esquejes. Todos los productos de enraizamiento contienen auxinas, son ellas las que inducen, en la base de los tallos, la formación de raíces, lo que genera nuevas plantas genéticamente idénticas. Como la mayor parte de las células vegetales pueden alterar sus procesos de crecimiento, forma y función, la presencia de auxinas en casi todos los órganos de las plantas logrará que se formen raíces. Estos casos tan curiosos son fáciles de estudiar con el cultivo in vitro.

cuando germinamos una semilla en cultivo in vitro sin añadir hormonas, crecerá como una planta normal y sin ninguna alteración

Si en el medio de cultivo no hay hormonas, no se producirá ninguna respuesta.

Formación de raíces en pequeños trozos de tallo.

Estudios con el cultivo in vitro

Cuando se cambia el equilibrio hormonal que posee una planta, siempre hay una respuesta específica. Las auxinas y citoquininas tienen un efecto muy apreciable, puesto que empiezan a formar órganos nuevos y en lugares donde normalmente no están (resaltamos, una vez más, el poder que tienen las hormonas vegetales en el desarrollo de las plantas). En biología estos experimentos reciben el nombre de organogénesis o, lo que es lo mismo, inducción o producción de nuevos órganos a partir de diferentes tejidos de una planta. Vamos a ver qué ocurre cuando cambiamos el equilibrio hormonal a favor de las auxinas.

Partiremos de cualquier parte de una planta joven que esté en la fase de crecimiento. Como el objetivo es producir órganos nuevos, evitaremos los meristemos, es decir, los ápices de cada rama, así como los lugares donde se generarán nuevas ramas laterales. En otras palabras, no se seleccionarán los nudos de los tallos, que es donde se sitúan los meristemos secundarios. Esto quiere decir que podemos utilizar las hojas, los tallos y los peciolos (la parte que une las hojas al tallo). En este caso se ha utilizado todo el tejido sobrante de la poda de una Quasar que se está cortando para hacer un bonsai. Hay que tener en cuenta que necesita-

remos fragmentos muy pequeños, así que de una hoja de 10 cm de largo se puede obtener mucho material; con la poda de una planta de 20 cm de alto tendremos para varios experimentos.

El material seleccionado se esteriliza y se coloca en placas petri que contendrán diferentes concentraciones de auxinas y citoquininas pero siempre con mayores valores de auxinas. Para ver que todas las partes de las plantas serán capaces de inducir raíces, emplearemos hojas, tallos y peciolos. Las hojas se cortan (en condiciones de esterilidad) en pequeños cuadrados de 1 cm2, evitando incluir el nervio central. En el caso de los tallos y los peciolos, lo único que hay que hacer es cortarlos en trozos de 1 cm de largo y colocarlos en el medio de cultivo. Si los tallos son gruesos, se pueden cortar longitudinalmente por la mitad y así aprovechar ambas mitades.

Como el objetivo es la producción de raíces, las placas han de estar a 25 ºC y en oscuridad. La forma más fácil de hacerlo será dejarlas en un rincón de nuestro armario de cultivo, envueltas en papel de aluminio. Ahora lo único que hay que hacer es esperar aproximadamente 15 días y ver qué ha pasado.

Cuando se trabaja en un laboratorio, el primer paso en cualquier experimento es añadir controles, es decir, poner placas con medio de cultivo y sin hormonas para estar seguros de que los resultados obtenidos se deben a las hormonas y no a otras causas. Si lo hacemos, se puede ver que estos fragmentos no han tenido ninguna respuesta y conservan el mismo aspecto que cuando se introdujeron. De hecho, cuando germinamos una semilla en cultivo in vitro sin añadir hormonas,

crecerá como una planta normal y sin ninguna alteración; el único cambio es un retraso en el crecimiento.

Si observamos las placas con auxinas, podremos ver los curiosos efectos. Los cultivadores que han trabajado con esquejes estarán acostumbrados a ver cómo salen raíces en los tallos, pero hay que tener en cuenta que en ese caso empleamos ramas con hojas y ápices que pueden seguir creciendo o realizando la fotosíntesis. Aquí partimos de fragmentos que, de no estar en estas condiciones de cultivo in vitro, morirían rápidamente. En vez de eso, los tallos tienen la misma coloración que 15 días antes, y con una diferencia significativa: están llenos de raíces. Lo mismo ocurre con los peciolos: antes de cortarlos se encargaban de unir las hojas al tallo para favorecer la circulación de nutrientes en ambos sentidos. Ahora han dejado de tener esa función y han empezado a formar raíces igual que los tallos.

Pero la curiosidad que más impresiona es, sin duda, la formación de raíces en las hojas. Para las plantas no supone ninguna diferencia con respecto a los dos casos anteriores, pero resulta un tanto sorprendente ver estos resultados. Como la concentración de auxina es mayor que la de citoquinina y están en condiciones de oscuridad, la planta asume rápidamente que lo que tiene que hacer es producir raíces, independientemente del tipo de órgano. Es lo mismo que ocurre en nuestro armario de cultivo cuando empiezan a salir raíces en la base de los tallos que están cerca del sustrato: como no llega mucha luz por la gran masa foliar que hay arriba, la planta produce, gradualmente, pequeñas raíces que se introducirán en la tierra, explandiendo su sistema radicular.

Por último, también se han sometido a estas condiciones pequeños callos procedentes del artículo anterior. Si las células diferenciadas en tejidos (hojas o tallos) son capaces de cambiar su crecimiento y producir raíces, las células desdiferenciadas de los callos no serán menos: para ellas es incluso más fácil revertir su forma para empezar a inducir raíces totalmente funcionales.

Incluso en las hojas se forman nuevas raíces.

Conclusiones

Hay que tener en cuenta dos factores que pueden afectar a los resultados. Si añadimos mucha auxina y un poco de citoquinina en el medio, nos saldrán raíces pero también aparecerán pequeños callos, es decir, obtendremos un resultado intermedio entre la producción de células totipotentes y células radiculares. También hay que tener cuidado con la cantidad de hormona que se aplica, ya que si las concentraciones son muy grandes podemos tener efectos contraproducentes y no se formarán tantas raíces ni serán tan funcionales como una raíz normal. Comentamos esto para aquellos cultivadores que hacen esquejes regularmente; el hecho de poner más producto enraizante no hará que la inducción de raíces sea mejor o más rápida, pequeñas cantidades serán suficientes para obtener los resultados deseados.

Ahora que sabemos que casi todas las partes de las plantas son capaces de inducir raíces si las condiciones son propicias, lo siguiente será estudiarlas. Como el medio de cultivo es casi transparente podremos ver cómo van creciendo, cómo se forman los pelos radiculares (todas las pequeñas raíces que se establecen alrededor de la raíz principal), cómo se introducen por el medio de cultivo sin romperse y un largo etcétera. Aquellos a quienes les guste ver cómo crece nuestra planta favorita disfrutarán, sin duda, al observar cómo van evolucionando estos pequeños fragmentos a lo largo del tiempo.

Las plantas son unos organismos con unas cualidades sorprendentes y muy distintas a las de los animales. Aquí se incluye, por supuesto, el Cannabis. Su funcionamiento interno es tan diferente al del resto de los seres vivos existentes que cuesta creer lo que son capaces de hacer. Lo visto en este artículo no es más que una anécdota. ¿Por qué las plantas producen compuestos como las vitaminas que no pueden producir los animales pero que les son imprescindibles para vivir? ¿Por qué el hombre puede asimilar y responder al THC sin ser capaz de producirlo? Esperemos que algún día sepamos responder a estas preguntas y conozcamos totalmente el mundo vegetal en general y el del Cannabis en particular. Hasta la próxima.