Estudio de la embriogénesis somática en Coffea arabica / Francisco Roberto Quiroz Figueroa

Tesis (Doctorado en Ciencias y Biotecnología de Plantas) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2003.

La embriogénesis somática es el proceso por el cual las células somáticas son inducidas a generar células embriogénicas, las cuales pasan por una serie de cambios bioquímicos y morfológicos que resultan en la formación de un embrión. El desarrollo del embrión somático se asemeja al del cigótico. Sin embargo, en muchos casos las conclusiones obtenidas a partir de una especie no pueden ser aplicadas a otra. El cafeto es una planta de importancia agrícola. Se han reportado varios sistemas para la inducción de la embriogénesis somática en Coffea spp. Actualmente, poco se sabe acerca de los aspectos bioquímicos y moleculares de la inducción de la embriogénesis somática y el crecimiento celular en este género. El propósito de este trabajo es sentar las bases para estudios posteriores y contribuir al conocimiento de los mecanismos básicos que conlleven a un mejor entendimiento del proceso de la embriogénesis somática en Coffea arabica L. Durante la inducción de la embriogénesis somática indirecta en cultivos en medio líquido de C. arabica, se observó la presencia de dos tipos de agregados celulares, embriogénico (EC) y no embriogénico (NEC), que crecieron bajo las mismas condiciones. El EC presentó fenolización y los embriones emergieron a partir de éste, mientras que el NEC emergió del EC, con una coloración cremosa, pero sin capacidad para producir embriones (capítulo II). Las observaciones morfohistológicas indican una correlación entre las características celulares del agregado y la capacidad embriogénica. Esta capacidad no fue atribuida a una variación en el ADN determinada por la técnica de AFLP. Las diferencias se encontraron al nivel de la expresión de genes, utilizando la técnica de despliegue diferencial y electroforesis en geles de poliacrilamida. Estos resultados sugieren que la expresión genética puede modular la capacidad embriogénica de las células de C. arabica y que el número de genes que se apagan para permitir el cambio del estadio somático al embriogénico es mayor que el de aquellos genes que se encienden. Durante la caracterización de la ontogenia del embrión somático (capítulo III), se pudo registrar que las divisiones iniciales para la formación del embrión se dieron durante la primera semana de inducción. Se reconocieron seis estadios del desarrollo: globular, oblongo, corazón, alargado, torpedo y cotiledonar. Cortes histológicos de los embriones 2 revelaron por vez primera la formación de un procambium bien definido en el estadio de tipo globular. Nuestras observaciones indican que la embriogénesis somática indirecta de C. arabica tiene un origen unicelular. Se ha reportado que diversos factores modifican la respuesta embriogénica; entre éstos, se encuentran las proteínas presentes en el medio condicionado (medio de cultivo libre de células en el que previamente se han cultivado células). Los cultivos embriogénicos de C. arabica excretan proteínas al medio de cultivo durante las condiciones de propagación e inducción de la embriogénesis (capítulo IV). Los perfiles electroforéticos obtenidos mediante la técnica de SDS-PAGE y electroenfoque mostraron gran similitud en ambas condiciones, con excepción de una proteína de 27 kDa y otra con un pI de 5.7 detectadas exclusivamente en la condición embriogénica. En contraste, el análisis en 2D-PAGE puso de manifiesto una proteína asociada a la condición de embriogénesis con una masa de 27 kDa, pero con un pI entre 9.4-9.7. Una posibilidad es que tal proteína (27) coemigre junto con las proteínas básicas (9.4-9.7). Un requisito para la expresión de la capacidad embriogénica en la línea celular de C. arabica empleada, es la presencia de un tejido con aspecto fenolizado. La coloración de los agregados embriogénicos podría deberse a la presencia de quinonas, que son producto de la oxidación de compuestos fenólicos. Las quinonas son conocidas por ser tóxicas para el crecimiento celular, como es el caso para el cultivo in vitro de C. arabica; esto ocasiona que la línea embriogénica presente velocidades de propagación muy bajas. Al evaluar la adición del ácido salicílico (SA) sobre el crecimiento y la producción de embriones somáticos (capítulo V), se observó que concentraciones del orden picomolar de SA tuvieron un efecto positivo sobre el crecimiento celular, la producción de embriones somáticos y su sincronización. El efecto promotor podría ser debido, ya sea al incremento en el número de células competentes o a la inhibición de la biosíntesis de etileno.