Variación somaclonal y selección in vitro con toxinascomo herramienta en la búsqueda de resistencia aenfermedades en plantas: Revisión

Carlos

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La diversidad alélica es un requisito fundamental para el éxito de los programas de
fitomejoramiento. En casos en los que la reserva de genes es escasa existen varios mecanismos para
aumentarla artificialmente, incluyendo la obtención de variantes somaclonales a través de técnicas de
cultivo de tejidos vegetales in vitro. La variación somaclonal es un fenómeno natural que ocurre en los
procedimientos de cultivo de tejidos, a través del cual pueden recuperarse mutantes con o sin ventajas
adaptativas. Cuando este fenómeno se utiliza para generar mutantes con características prediseñadas,
a través del uso de un agente de selección artificial, el proceso se denomina selección in vitro. Si lo
que se busca es producir material vegetal con resistencia y/o tolerancia a enfermedades, el agente de
selección puede ser el microorganismo etiológico, sus partes, o sus productos metabólicos, incluidas
sus toxinas. Consideraciones de costo, sencillez y eficacia, hacen que esta técnica sea particularmente
apta para los países en vía de desarrollo. En este documento se revisan los fundamentos científicos
que la sustentan.

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• Publié le: 01 janvier 2010
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RIAA 1(1) 2010: 7-15 Revista de Investigación Agraria y Ambiental
Variación somaclonal y selección in vitro con toxinas
como herramienta en la búsqueda de resistencia a
enfermedades en plantas: Revisión
Carlos Patiño Torres
[e-mail]
Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente.
Universidad Nacional Abierta y a Distancia CEAD Palmira, Colombia
Resumen.- La diversidad alélica es un requisito fundamental para el éxito de los programas de
ftomejoramiento. En casos en los que la reserva de genes es escasa existen varios mecanismos para
aumentarla artifcialmente, incluyendo la obtención de variantes somaclonales a través de técnicas de
cultivo de tejidos vegetale in s vitro. La variación somaclonal es un fenómeno natural que ocurre en los
procedimientos de cultivo de tejidos, a través del cual pueden recuperarse mutantes con o sin ventajas
adaptativas. Cuando este fenómeno se utiliza para generar mutantes con características prediseñadas,
a través del uso de un agente de selección artifcial, el proceso se denomina selección in vitro. Si lo
que se busca es producir material vegetal con resistencia y/o tolerancia a enfermedades, el agente de
selección puede ser el microorganismo etiológico, sus partes, o sus productos metabólicos, incluidas
sus toxinas. Consideraciones de costo, sencillez y efcacia, hacen que esta técnica sea particularmente
apta para los países en vía de desarrollo. En este documento se revisan los fundamentos científcos
que la sustentan.
Palabras clave: Cultivo de tejidos, Resistencia a enfermedades, Selección in vitro, Variación somaclonal.
Allelic diversity is a fundamental requirement for successful plant breeding programs. When gene
pool is limited, several mechanisms are available for variability enrichment, for example, obtaining
somaclonal variants through in vitro techniques. Somaclonal variation is a natural phenomenon
that occurs in the procedures of plant tissue culture, through is possible to recover mutants with
or without adaptive advantages. When this phenomenon is used to generate mutants with specifc
traits, through the use of an agent of artifcial selection, the process is icaln vleitr d o selection. When
looking for generating plant material that is resistant/tolerant to diseases, the agent of choice may be
the causative organism, its parts, or its metabolic products, including toxins. Considerations of cost,
simplicity and efciency, make this technique particularly suitable for developing countries. In this
paper, we review the scientifc basis underpinning this method.
Key words: In vitro selection, Plant disease resistance, Plant tissue culture, Somaclonal variation.
radas por las condiciones propias del cultivo Introducción
de tejidos y células in vitro, y las variaciones
genéticas “verdaderas”, producto de mutac-ioUn hecho ampliamente reportado en los l-a
nes azarosas. En cualquier caso, el fenómeno boratorios de cultivo de tejidos y microprop - a
gación vegetal, es que muchas plantas obte-ni se conoce como variación somaclonal.
das in vitro presentan diferencias fenotípicas,
Las variaciones epigenéticas, debido a su na-morfológicas o bioquímicas en comparación
con el fenotipo de las plantas donadoras de turaleza, son inestables y se revierten con una
los explantes. Larkin y Scowcrof (1981), dis- alta frecuencia en las líneas celulares, sin que
haya consecuencias fenotípicas en las plan-tinguieron claramente dos tipos de causas: la
variación epigenética transitoria, debida pr -o tas regeneradas (Sánchez-Chiang & Jiménez
bablemente a las condiciones de estrés gene- 2009). Por el contrario, la variación somaclo -
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nal de origen genético sí se transmite y expresa costosos, y dependen de las fuctuaciones n-a
en la descendencia de las plantas regeneradas. turales en la abundancia del inóculo; por otro
Cuando esta capacidad intrínseca de variación lado, estos métodos están condicionados a los
de los cultivos crecidos in vitro es potencial-i factores que infuyen en la dispersión del pat -ó
zada a través de la adición de un agente de se- geno, la infección, el desarrollo y expresión de
lección al medio de cultivo, es posible obtener la enfermedad (Borras et al. 2001). En
compavariantes “somaclonales” con tolerancia a ese ración, la selección in vitro requiere menos
esfuerzo y una menor implementación logística, agente de selección; esta técnica se denomina
además de que, no se ve infuenciada por las “selección in vitro” (Lestari 2006).
complicaciones relacionadas con los factores
epidemiológicos que usualmente afectan los Aunque la variabilidad genética es esencial
para la creación de plantas con características procedimientos de selección en campo.
agronómicas superiores, las mutaciones es-
pontáneas ocurren con una frecuencia extre- Variación somaclonal como
madamente baja; por esta razón las técnicas fundamento de la selección in vitro
de inducción de variación somaclonal const-i
tuyen una potente herramienta para lograr un El cultivo de células, tejidos y órganos veget- a
rápido incremento en la variabilidad genética les in vitro está generalmente asociado a varios
de las especies cultivadas (Okole et al. 2000). problemas de calidad fsiológica, epigenética
En este procedimiento la presión de selección y genética, como la recalcitrancia, la
hiperhipuede ser aplicada a un número de células dricidad y la variación somaclonal (Cassells &
considerablemente, evitando la selección de Curry 2001). Aunque esta última puede ser
plantas individuales en pruebas de campo indeseable en algunos casos, como cuando se
convencionales. El agente de selección puede requiere mantener la identidad clonal del m-a
ser de origen biótico o abiótico (v.g r.metales terial propagado, también tiene implicaciones
pesados, sales, herbicidas, ftotoxinas, virus, importantes para los programas y estrategias
etc.), de acuerdo con los fnes que se persigan de ftomejoramiento (Karp 1995, Jain 2001).
(Lestari 2006).
Existen varios factores que inciden en la o-b
En general, el tejido más ampliamente usado tención de variación somaclonal (Karp 1995).
para la selección es el callo, aunque pueden Como regla general, entre mayor sea el nivel
utilizarse también otros explantes que con- de desorganización del tejido del explante y
ducen a una organogénesis directa. El callo mayor el tiempo que éste pasa en la fase de
tiene la ventaja de ser producido fácilmente y cultivo in vitro, mayores serán las
probabilidade que puede regenerarse potencialmente en des de generar variación somaclonal. Esta
vaplántulas. Además, la carencia de cutícula fa-ci riación se ve infuenciada por la constitución
lita la toma de moléculas pequeñas tales como genotípica y los niveles de ploidía del
explanlas ftotoxinas (Okole et al. 2000). te, por lo que si se considera un mismo grado
de ploidía, algunos genomas pueden ser más
La selección in vitro ha sido aplicada a varios estables que otros. El tipo y la concentración
tipos de cultivos, en los cuales se han utilizado de reguladores de crecimiento en el medio
varios agentes de selección. En tomate ((Ly-co de cultivo infuyen también en la generación
persicon esculentum Mill.), por ejemplo, la se- de variación somática ya que éstos pueden
lección in vitro ha sido explotada con éxito en actuar como mutágenos (especialmente los
la búsqueda de líneas tolerantes a varios tipos sintéticos), o infuir sobre la división celular,
de estrés bióticos y abióticos como la presen- el grado de crecimiento desorganizado y la
cia de sales, drogas y ftotoxinas (Bhatiet a al. proliferación selectiva de tipos celulares
espe2004). cífcos. Por último, generalmente se observa
que, entre más viejo y más especializado es el
Aunque las ventajas del método de selección in explante, mayor es la posibilidad de recuperar
vitro pueden ser las mismas para todo fn, en el variación en las plantas regeneradas. Jelenic
caso de la búsqueda de líneas resistentes a en- y colaboradores (2001) plantearon la impor -
fermedades sus benefcios son evidentes. Por tancia de las condiciones ambientales durante
un lado, los métodos convencionales de mejo- el cultivo y la presencia o ausencia de agentes
ramiento que buscan la resistencia a enferme- selectivos in vitro, como generadores de
variadades son altamente demandantes de tiempo, ción.
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A nivel molecular, la ocurrencia de variación tica. En primer lugar está el desbalance en la
somaclonal está asociada a mutaciones pun- reserva de nucleótidos intracelulares que se
presenta duran