Embriogénesis somática directa a partir de explantes foliares de plántulas cultivadas in vitro de Coffea arabica L. / Carlos Francisco de Jesús Fuentes Cerda

Tesis (Doctorado en Ciencias y Biotecnología de Plantas) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2001.

La embriogénesis somática es el proceso a través del cual las células somáticas de las plantas se convierten en embriones, los cuales son capaces de germinar y desarrollarse hasta producir plantas completas. Este fenómeno puede apreciarse de manera natural en muchas especies; sin embargo fue a finales de los 50´s que pudo reproducirse bajo condiciones de laboratorio por dos´grupos independientes, Reinert et al. en Alemania y Stewart et al. en los Estados Unidos, en ambos casos a partir de cultivos celulares de Daucus carota L. Esta capacidad de las células somáticas de las plantas cultivadas in vitro de formar embriones de forma similar a la embriogénesis cigótica es una de las características más interesantes de las plantas y el mejor ejemplo del concepto de totipotencia, que señala que toda célula viviente normal posee la capacidad de regenerar un organismo completo, según propuso Haberlandt en 1902. Desde el principio se visualizó el potencial de este fenómeno tanto para la ciencia básica como para la ciencia aplicada. En el primer caso resulta fundamental para establecer comparaciones con la embriogénesis cigótica y procesos de desarrollo. En la segunda instancia resulta de enorme utilidad para la propagación clonal pues permite obtener un gran número de plantas en lapsos más breves que en los métodos tradicionales de micropropagación. Hoy en día, a pesar de que existen alrededor de un centenar de hectáreas sembradas con cultivos provenientes de la inducción in vitro de la embriogénesis somática, son escasos los éxitos relacionados con especies leñosas y más aún de habitat tropical. De lo anterior surgió el interés de estudiar este fenómeno en Coffea arábica L. una especie de gran valor comercial en el mundo y para México en particular, por ser éste uno de los principales países productores y exportadores en el mundo. En el presente documento, en el Capítulo 1 se describen brevemente las generalidades del cultivo de tejidos vegetales; de la embriogénesis somática y los principales factores que influyen sobre ella; así como la importancia del género Coffea y los antecedentes relacionados con la inducción de la embriogénesis somática in vitro para las especies más importantes de este género. En el Capítulo 2, se describe el protocolo generado para la inducción de la embriogénesis somática directa en C. arábica L. usando fragmentos de hojas, el explante más recurrido para este género, pero con la modificación de usar plántulas cultivadas in vitro, en lugar de plantas adultas. Además, se utiliza un solo medio para establecer todo el proceso y como regulador del crecimiento exógeno sólo se adiciona una citocínina (BAP). Este protocolo reviste particular importancia por su potencial en la investigación al completarse el proceso en unas cuantas semanas, y también por la estabilidad genética de las plantas regeneradas pues los ensayos realizados para detectar variación somaclonal no muestran variación genética. En el Capítulo 3, se muestra el análisis histológico del proceso antes señalado, observándose que las estructuras organizadas que dan origen a los embriones somáticos surgen directamente del explante, comprobando de esta manera que se trata de embriogénesis somática directa. Además se observó que los embriones surgen de células pequeñas isodiamétricas con citoplasmas densos que transitan por una serie de divisiones organizadas al igual que lo señalado por la literatura para otras especies. Finalmente, pudo establecerse el origen unicelular para los embriones somáticos de esta especie. En el Capítulo 4, se demuestra el efecto de la modificación de la fuente nitrogenada sobre la respuesta de los explantes, mostrándose que concentraciones mayores a 15 mM de nitrógeno total en el medio inhiben fuertemente la respuesta del tejido, además se precisa la presencia de nitrato y amonio en el medio para obtener respuesta. Se concluye con el análisis general del trabajo y las perspectivas que plantea este modelo como una poderosa herramienta para el estudio de este proceso para esta especie y también para C. canephora, la segunda especie en importancia de este género. Aunque el número de plantas regeneradas es bajo en comparación a los protocolos descritos para inducir la embriogénesis somática indirecta, la ventaja de utilizar este modelo se fundamenta en la obtención de respuesta en poco tiempo.